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分子シミュレーションによる蛋白質フォールディング・分子認識機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15076209
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関横浜市立大学

研究代表者

池口 満徳  横浜市立大学, 大学院・ 国際総合科学研究科, 准教授 (60261955)

研究分担者 木寺 詔紀  横浜市立大学, 大学院・国際総合科学研究科, 教授 (00186280)
渕上 壮太郎  横浜市立大学, 大学院・国際総合科学研究科, 助教 (00381468)
研究期間 (年度) 2003 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
44,200千円 (直接経費: 44,200千円)
2007年度: 6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
2006年度: 6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
2005年度: 6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
2004年度: 18,200千円 (直接経費: 18,200千円)
2003年度: 6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
キーワード分子動力学 / 分子シミュレーション / タンパク質 / フォールディング / αラクトアルブミン / DNA結合タンパク質 / 分子認識 / PhoB / アクアポリン / 膜タンパク質 / 水チャネル / 蛋白質 / アンフォールディング / Trp Cage / バイオインフォマティクス / 構造変化 / 線形応答理論 / 並列計算 / 剛体分子動力学 / 遷移状態 / 膜蛋白質
研究概要

蛋白質のフォールディングや機能発現は,水との相互作用によって実現されている物理化学的現象である。本研究では,独自に開発している分子シミュレーションシステムMARBLEを用いて,蛋白質と水の関わりについての研究を行った。
平成19年度には,蛋白質αラクトアルブミンのアンフォールディングシミュレーションに関する成果を論文としてまとめることができた。この論文では,新たな解析法として,シミュレーション軌道のマルチプルアライメント法を開発し,それをαラクトアルブミンのアンフォールディングシミュレーションに適用することで,特定研究代表である桑島らによるφ値実験とよく一致した結果を得ることができた。さらに,このアンフォールディング軌道の構造を,特定計画研究班員である松林らによるエネルギー表示の積分方程式法に適用することで,アンフォールディング過程での水の役割について,水和自由エネルギー変化の観点から見積もることができた。
また,分子認識機構については,NMR実験情報による分子シミュレーションを用いて,DNA結合蛋白質PhoBに関して,DNA結合型,非結合型の双方の立体構造を決定した。この論文では,通常真空中でおこなれる構造決定を,水を含めた形で行うことでより精度の良い構造決定を行うことができた。その結果,DNA-PhoB間に,水を介した相互作用を多く見つけることができ,蛋白質PhoBのDNA認識機構における,水の役割の重要性を明らかにした。
さらに,生体膜中で,水を透過させる水チャネルアクアポリンについての分子動力学シミュレーションを行い,pf-matrix法を新たに開発し,浸透圧による水透過の分子メカニズムを解明した。

報告書

(5件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2008 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) 図書 (2件) 文献書誌 (3件)

  • [雑誌論文] Water-mediated interactions between DNA and PhoB DNA-binding/trans activationdomain:NMR-restrained molecular dynamics in explicit water environment2008

    • 著者名/発表者名
      T.Yamane, H.Okamura, M.Ikeguchi, Y.Nishimura, A.Kidera
    • 雑誌名

      Proteins:Structure, Function, and Bioinformatics 71

      ページ: 1970-1983

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unfolding pathways of goat a-lactalbumin as revealed in multiple align ment of molecular dynamics trajectories2007

    • 著者名/発表者名
      T.Oroguchi, M.Ikeguchi, M.Ota, K.Kuwajima, A.Kidera
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology 371

      ページ: 777-784

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water transport in aquaporins:osmotic permeability matrix analysis of molecular dynamics simulations2007

    • 著者名/発表者名
      M.Hashido, A.Kidera, M.Ikeguchi
    • 雑誌名

      Biophysical Journal 93

      ページ: 373-385

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel binding to NikA : an additional binding site reconciles spectroscopy, calorimetry and crystallography.2007

    • 著者名/発表者名
      C.Addy, C.Ohara, M.Kawai, F.Kidera, A.Ikeguchi, M.Fuchigami, S.Osawa, M.Shimada, I.Park, S.-Y.Tame, J.R.H., Heddle, J.G.
    • 雑誌名

      Acta Crystallographica Section D : Biological Crystallography D63

      ページ: 221-229

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Physical basis for characterizing native structures of proteins2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Harano, R.Roth, Y.Sugita, M.Ikeguchi, M.Kinoshita
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett. 437

      ページ: 112-116

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural changes of the cytoplasmic domain of phospholamban by phosphorylation at Ser16 : A molecular dynamics study.2006

    • 著者名/発表者名
      Sugita, Y., Miyashita, N., Yoda, T., Ikeguchi, M., Toyoshima
    • 雑誌名

      Biochemistry 45

      ページ: 11752-11761

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] タンパク質構造変化の理論 : 平衡ゆらぎと線形応答理論2006

    • 著者名/発表者名
      池口満徳, 木寺詔紀
    • 雑誌名

      生物物理 46

      ページ: 275-278

    • NAID

      110004810275

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 脂質二重膜・膜蛋白質の分子動力学計算.2006

    • 著者名/発表者名
      杉田有治, 池口満徳
    • 雑誌名

      物性研究 86

      ページ: 157-197

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] タンパク質フォールデイング博物学の曙2006

    • 著者名/発表者名
      太田元規, 池口満徳
    • 雑誌名

      生物物理 46

      ページ: 224-227

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 蛋白質構造変化の源はゆらぎ-分子結合に伴う蛋白質の立体構造変化の理論-2006

    • 著者名/発表者名
      池口満徳, 木寺詔紀
    • 雑誌名

      蛋白質・核酸・酵素 51・3

      ページ: 268-273

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Atomically detailed description of the unfolding of α-lactalbumin by the combined use of experiments and simulations2005

    • 著者名/発表者名
      Oroguchi, T., Ikeguchi, M., Saeki, K., Kamagata, K., Sawano, Y., Tanokura, M., Kidera, A.Kuwajima
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology 354

      ページ: 164-172

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Comparative simulations of aquaporin family : AQP1, AQPZ, AQP0 and GlpF2005

    • 著者名/発表者名
      Hashido, M., Ikeguchi, M., Kidera, A.
    • 雑誌名

      FEBS Letters 579

      ページ: 5549-5552

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Protonation of the acidic residues in the transmembrane cation-binding sites of the Ca^<2+>-pump2005

    • 著者名/発表者名
      Sugita, Y., Miyashita, N., Ikeguchi, M., Kidera, A., Toyoshima, C.
    • 雑誌名

      The Journal of American Chemical Society 127

      ページ: 6150-6151

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Protein structural change upon ligand binding : Linear response theory2005

    • 著者名/発表者名
      M.Ikeguchi, J.Ueno, M.Sato, A.Kidera
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 94

      ページ: 78102-78102

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] フォールディング実験とその分子動力学による再現2005

    • 著者名/発表者名
      池口満徳, 桑島邦博
    • 雑誌名

      現代化学 407

      ページ: 49-54

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Phylogeny of protein-folding trajectories reveals a unique pathway to native structure2004

    • 著者名/発表者名
      Ota, M., Ikeguchi, M., Kidera, A.
    • 雑誌名

      Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101

      ページ: 17658-17663

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] The crystal structure of the tryptophan synthase b2 subunit from the hyperthermophile Pvrococcus furiosus Investigation of stabilization factors2004

    • 著者名/発表者名
      Hioki, Y.(中略) Ikeguchi, M., Kuramitsu, S., Yutani, K.
    • 雑誌名

      Eur.J.Biochem 271

      ページ: 2624-2635

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [学会発表] Water-mediated interactions between DNA and the PhoB DNA binding/transactivation domain2008

    • 著者名/発表者名
      T.Yaname, H.Okamura, M.Ikeguchi, Y.Nishimura, A.Kidera
    • 学会等名
      52st Annual Meeting of Biophysical Society
    • 発表場所
      Long Beach,California
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics of EcoO109I studied by small-angle x-ray scattering experiments and molecular dynamics simulations2008

    • 著者名/発表者名
      T.Oroguchi, M.Sato, M.Ikeguchi
    • 学会等名
      52st Annual Meeting of Biophysical Society
    • 発表場所
      Long Beach,California
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] PhoBのDNA結合ドメインのダイナミクス解析2007

    • 著者名/発表者名
      山根 努, 岡村 英保, 池口 満徳, 木寺 詔紀, 西村 善文
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会第7回年会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] センサリーロドプシンIIトランスデューサーHAMPドメイン分子動力学研究2007

    • 著者名/発表者名
      西方 公郎, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会第7回年会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質立体構造変化における経路の多様性とメカニズム:アデニル酸キナーゼの場合2007

    • 著者名/発表者名
      渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会第7回年会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 低分子リガンド結合に伴う構造変化のデータベース解析2007

    • 著者名/発表者名
      雨宮 崇之, 小池 亮太郎, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会第7回年会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 線形応答理論による蛋白質構造変化の記述:内部座標系2007

    • 著者名/発表者名
      大森 聡, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会第7回年会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 分子動力学シミュレーションによるF1-ATPaseの構造変化の研究2007

    • 著者名/発表者名
      池口 満聴
    • 学会等名
      日本生物物理学会第45回年会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] IP3レセプター・リガンド結合コアのIP3非結合時分子動力学シミュレーション2007

    • 著者名/発表者名
      井田 洋一, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀
    • 学会等名
      日本生物物理学会第45回年会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] リガンド結合による蛋白質の構造変化の動的過程:時間依存の摂動による線形応答理論2007

    • 著者名/発表者名
      成富 佑輔, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀
    • 学会等名
      日本生物物理学会第45回年会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] X線小角散乱及び分子動力学計算を用いたII型制限酵素EcoO109Iの溶液中ダイナミックスと水和2007

    • 著者名/発表者名
      苙口 友隆, 佐藤 衛, 池口 満徳
    • 学会等名
      日本生物物理学会第45回年会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] F型ATP合成酵素cリングの空孔に存在するリン脂質は何分子か?:分子動力学シミュレーションによる推定2007

    • 著者名/発表者名
      渕上 壮太郎, 中島 恭子, 池口 満徳, 木寺 詔紀
    • 学会等名
      日本生物物理学会第45回年会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] センソリーロドプシンIIトランスデューサーHAMPドメインの分子動力学研究2007

    • 著者名/発表者名
      西方 公郎, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀
    • 学会等名
      日本生物物理学会第45回年会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 最新分子マシン ナノで働く"高度な機械"を目指して水を輸送する分子マシンアクアポリンの分子シミュレーション2008

    • 著者名/発表者名
      池口 満聴
    • 総ページ数
      1456
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] タンパク質科学〜構造・物性・機能〜第5章 ダイナミクス(2)構造ダイナミクスの理論とシミュレーション2005

    • 著者名/発表者名
      木寺詔紀, 池口満徳
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [文献書誌] M.Ikeguchi: "Partial Rigid-Body Dynamics in NPT, NPAT and NPγT Ensembles for Proteins and Membranes."Journal of Computational Chemistry. 25. 529-541 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Akamatsu, D.Dziadkowiec, M.Ikeguchi, H.Shinagawa, H.Iwasaki: "Two different Swi5-containing protein complexes are involved in mating-type switching and recombination repair in fission yeast"Proceedings of National Academy of Science of U.S.A.. 100. 15770-15775 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nakamura, M.Ikeguchi, K.Shimizu: "Dynamical Analysis of tRNA^<Gln>-GlnRS Complex using Normal Mode Calculation."Chemical Physics Letters.. 372. 423-431 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2018-03-28  

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