| 研究課題/領域番号 |
18K05049
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 九州大学 (2020)
分子科学研究所 (2018-2019) |
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研究代表者 |
森 俊文 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (20732043)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 酵素反応 / 反応ダイナミクス / 分子シミュレーション / 遷移経路 / 自由エネルギー / Pin1 / 構造励起状態 / 反応座標探索 / 交差エントロピー / 構造揺らぎ / プロリン異性化酵素 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、近年の実験で活性に重要であると示唆されている酵素の構造ダイナミクスが実際にどのように反応に寄与するかを明らかにすることを目指して、プロリン異性化酵素Pin1で起こる酵素反応を分子シミュレーションを用いて調べた。その結果、従来広く行われてきた自由エネルギー曲面の解析からは基質と構造の構造変化が同時に進行する反応過程が得られたのに対して、ダイナミクスの解析から、実際の反応では基質の構造変化は素早いため酵素の構造変化はその間起こらず、代わりに線維状対を安定化する酵素の構造変化が異性化反応の前にあらかじめ起こり「構造励起状態」として準備されているという反応の動的機構が明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
酵素反応の分子機構の理解には、統計平均の結果として得られる自由エネルギー面や反応速度に基づいた解析が従来広く行われてきた。これに対して、個々の酵素分子の運動の役割を理解するための手法が整備されておらず、ダイナミクスの理解は進んでいなかった。本研究により、酵素反応において「構造励起状態」として酵素の構造揺らぎが重要であることが明らかになり、さらにそれを特徴付けるための手法の道筋が得られたものと考えられる。これにより、従来の静的描像の枠組みを超え、ダイナミクスを考慮して酵素反応の分子機構を明らかにしていく重要性が示されたことで、そのような理解がより多くの酵素反応で進んでいくことが期待される。
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