| Project/Area Number |
23K18105
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
松永 康佑 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60464525)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
舘 知宏 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (50586740)
堀山 貴史 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (60314530)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | ウイルス外殻 / タイリング理論 / 準等価理論 / ドッキング / 分子シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、タイリング理論と分子科学が協働してウイルス外殻構造の理論を創出しその設計原理に関する知見を得ることを目的とする。具体的には、サブユニット同士が自己集合し正二十面体が生成される必要十分条件は何か？どのようなサブユニット形状ならばインターフェースを形成できるのか？それを明らかにして設計原理へ迫る。これまでの我々の研究から、二面体の切り開きによるタイリングという観点からTriangulation (T) number=1の外殻構造について記述・分類することができてきた。本研究ではこの理論を深めT=1以外の外殻構造へ拡張するとともに、分子科学計算により物理化学的見地からの理論検証を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
CasparとKlugの準等価理論により様々な外殻構造のサイズは分類できているが、サブユニット形状にどのようなバリエーションがあるのかを与える理論は存在しない。近年、準等価理論から外れる外殻構造が見つかっており、それらを解析してどのようなサブユニット形状ならば正二十面体のインターフェースを形成できるのか?を明らかにすることが本研究の目的である。これまでに、二面体の切り開きによるタイリングの観点からTriangulation (T) number=1の任意のサブユニット形状について記述・分類することができたが、そのアプローチが準等価理論から外れたT=2や6の外殻のタイル形状について適用できるか調べる。
昨年度に引き続き、準等価理論から外れたT=2や6の外殻構造が持ちうるサブユニット形状について調べた。T=2の構造を網羅的に調べた結果、サブユニット形状としては、菱形30面体、菱形90面体、五角形と三角形の組み合わせ、の3種類に限られることが分かった。そこでT=1のサブユニット形状を合同な2つの図形に分割できる特殊ケースとしてT=2のサブユニット形状が記述できるか調べた。その結果、3種類全てに対して、切り開いた図形を合同な2つの図形に分割できるという特殊ケースで記述できることがわかった。しかし一方で、なぜその3種類に限られるのか？という問題に答えるためには、二面体を切り開いた図形が合同な2つの図形に分割できるのがその3ケースに限られることを示す必要がある。それ答えるために、他に合同分割できるケースがありうるのかを理論的に調べた。その結果、1つ別のケースが見つかったがそれは実際の外殻構造ではT=2には存在せず、T=4において見られる形状だった。T=2に存在しない理由が進化上の偶然なのかを調べるため、今後ドッキングシミュレーションなどを行って物理的相互作用の観点から調査を行っていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
タイリング理論研究は概ね計画通りに進捗しているが、それを補佐する物理化学研究の数値計算研究がやや遅れているので計算を推進する。具体的には、T=2や6の外殻のサブユニット形状の構造分類やドッキングシミュレーションを網羅的に行ってタイリング理論を補強する材料としたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
数値計算研究として、T=2や6の外殻のサブユニット形状の構造分類やドッキングシミュレーションを網羅的に行うために、更に研究へ取り組む人材を加える。
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