| 研究課題/領域番号 |
12680657
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生物物理学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
中村 春木 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (80134485)
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| 研究分担者 |
中島 伸介 大阪大学, たんぱく質研究所, 助手 (60324852)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2001年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2000年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
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| キーワード | シミュレーション計算 / 分子動力学 / ペプチド構造 / 構造探索 / 量子化学計算 / 不規則構造 / Tsallis統計 / マルチカノニカル統計 / β-ヘアピン / 水素結合 |
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| 研究概要 |
蛋白質の天然状態は自由エネルギーの低い構造をとることから、蛋白質分子の主要な自由エネルギー地形を算出して自由エネルギーの低い複数の蛋白質の立体構造を選択することによって、そのフォールドを高精度に予測し、フォールディング過程の解析も合わせて行うことを目的とする。
まず、本研究の計算対象として、水溶液中でランダムコイル状となるものとβ-ヘアピン状となるものの、10残基程度のペプチドを二種類選択し、自由エネルギー地形を描いたところ、CDやNMRの実験結果との良い整合性が得られた。
さらに、力場パラメータによって自由エネルギー地形が大きく異なる問題を見い出し、その解決に努力を注いだ。例えば、水溶液中でランダムコイル状となるペプチドでは、AMBER parm96という力場を用いたシミュレーションの結果では、確かにランダムコイル構造がアンサンブル全体の90%以上を占める。一方、AMBER parm94という力場を用いると、α-ヘリックス構造ばかりとなってしまうことがわかった。どのような力場パラメータを使えば良いかを判断するため、自由エネルギーを量子化学計算によるエネルギー・ポテンシャルを用いて補正する手法を考案し実施し、CHARMm22力場も含めて、様々な力場による自由エネルギー地形を、ほぼ同様に補正されることを確認した。
また、自由エネルギー地形をマルチカノニカル分子動力学法よりもさらに効率良く得るため、Tsallis統計におけるパラメータqを運動方程式の一変数として扱うことによって、分布関数を比較的容易に求められ、広いエネルギー空間をカバーできる新たなシミュレーション手法を考案し、真空中の5残基のペプチドという単純な系において成功した。
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