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糖結合特異性分子の分子認識

研究課題

研究課題/領域番号 17700295
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 生体生命情報学
研究機関東海大学

研究代表者

合田 祥子 (日向寺 祥子)  東海大学, 総合情報センター, 講師 (70317824)

研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2007年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2005年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード分子軌道計算 / 糖鎖 / 抗体 / 糖結合特異性 / 分子認識 / 大規模分子シミュレーション / フラグメント分子軌道法 / レクチン
研究概要

平成19年度は、糖鎖結合性タンパク質のひとつとして、糖鎖構造特異的抗体の解析を行った。対象とした抗体は、マンノトリオース(マンノースが3つ結合した糖:M3)を認識するヒト型抗体であり、アミノ酸配列がすでに報告されている複数のクローンのうち、特に実験結果報告が多くなされているクローン5A3をとりあげた。なお、これら抗体の立体構造は得られていないため、糖の分子認識を解析するために、予測構造の構築が必要となった。
抗体の間には、高いアミノ酸配列保存性および構造類似性があることが知られているため、ホモロジーモデリングを用いてアミノ酸配列情報から立体構造予測を行った。構築したモデル構造と抗原(M3)との複合体構造予測には、抗体のループ構造の変化や、糖鎖の構造自由度を考慮できるInduced-fit Dockingを採用し、1000程度の予測構造を得ることができた。これらの構造は実験結果と照らし合わせて約20構造に絞り込み、ドッキングスコアの上位から順に量子化学計算による相互作用解析を行った。フラグメント分子軌道(FMO)法は生体分子間相互作用の量子化学的解析を目的としており、従来の手法では不可能であった巨大分子系の量子化学計算のコストを大幅に削減する手法である。
本研究では、FMO法を用いて5A3-M3複合体の解析を行い、各アミノ酸残基とM3との相互作用エネルギーを得た。その結果、複合体形成に寄与するアミノ酸残基の候補を挙げることができた。
FMO計算は並列化効率が高いため、PCクラスタ上では最大48CPUを用いて並列に実行し、計算時間の大幅な短縮に成功した。また、東海大学に設置された教室内の教育用PC16台(32CPU)を用いた実装テストも行い、有意な高速化を図ることができた。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Theoretical Studies for Molecular Modeling of New Camptothecin Analogues.2007

    • 著者名/発表者名
      S., Aida-Hyugaji, et. al.
    • 雑誌名

      Croatica Chemica Acta 80

      ページ: 277-281

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of two biologically crucial hydroxyl groups of (-)-epigallocatechin gallate in osteoclast culture.2007

    • 著者名/発表者名
      H.Nakagawa et al.
    • 雑誌名

      Biochemical Pharmacology 73

      ページ: 34-43

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Molecular Modeling of New Camptothecin Analogues to Circumvent ABCG2-mediated Drug Resistance in Cancer2006

    • 著者名/発表者名
      H.Nakagawa
    • 雑誌名

      Cancer Letter 234

      ページ: 81-89

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Maximizing the ratio of information to its costs in information-theoretic competitive learning2005

    • 著者名/発表者名
      R.Kamimura
    • 雑誌名

      Artificial Neural Networks : Formal Models and Their Applications - ICANN2005

      ページ: 215-222

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Structure modeling and ligand-docking simulation of anti-mannotriose (M3) single-chain antibodies (scFvs)2007

    • 著者名/発表者名
      Sachiko, Aida-Hyugaji, et. al.
    • 学会等名
      第30回日本生物分子学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会-BM2007
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2007-12-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] インフルエンザウイルス感染の分子メカニズムを第一原理計算で探る2007

    • 著者名/発表者名
      岩田 達則, 他
    • 学会等名
      第1回分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-09-17
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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