| Project/Area Number |
21K12112
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
Noto Kaori 北里大学, 一般教育部, 准教授 (20361818)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
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| Keywords | 糖鎖 / 分子認識機構 / 多価結合 / 分子動力学 / 量子化学計算 / 付着因子 / 毒素 / アドヘシン / 生体分子間相互作用 / シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
生体内では，様々な糖鎖が細胞膜の構成成分として広く分布し，その糖鎖が認識される際の特異性により，細胞や特定の器官が高度に識別され，体内のタンパク質の品質管理の役割を担っている．しかし，タンパク質と糖鎖間の結合はさほど強くない．複数の糖鎖のまとまりが「模様」として認識されているという実験結果が最近報告され，その応用が注目されているが，このような「リガンドの多価結合による相互作用」を理論的に扱うシミュレーション方法は開発されていない．本研究は，リガンドが多価結合する際の認識特異性を明らかにすることができる，新たなシミュレーション方法を開発する．
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| Outline of Final Research Achievements |
Protein－glycan interactions are widespread in biology and play a central role in many important biological events, such as bacterial infection. However, the interactions between proteins and glycans are intrinsically weak. To compensate for this limitation, multimeric protein-glycan interactions have been reported in several systems, such as adhesion factors of pathogenic bacteria and early stages of infection by verotoxins to target cells.
To elucidate the multivalent interaction between glycans and proteins in the adhesin FimH, and the mechanism of multivalent glycan recognition by verotoxin, detailed analyses of the interaction between glycans and the proteins using MD simulation as well as quantum chemical calculations were conducted. Through this study, a new simulation method was developed to evaluate the recognition specificity of multivalent binding of ligands in vivo.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
生体内で細胞や特定の器官が高度に識別される際，細胞膜の構成成分として広く分布する様々な糖鎖の認識特異性が使われているが，糖鎖とタンパク質間の親和性自体は強くないため，糖鎖が多価で結合することで親和性を高めていることが示唆されている．このような生体内での多価結合の詳細に関する理論は未だ確立されていない．生体内の糖鎖構造決定は難しく，実験的な解明は限られているため，生体内多価相互作用を扱えるシミュレーション手法は社会的にニーズがある．このシミュレーションによって明らかになる基礎情報は学術的に意義があると共に，新規薬物，薬物輸送糖鎖修飾分子の設計指針となる．
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