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タンパク質複合体構造とダイナミックスの理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19029014
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関金沢大学

研究代表者

長尾 秀実  金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (30291892)

研究期間 (年度) 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2007年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワードシミュレーション / タンパク質 / タンパク質複合体 / 会合解離 / 振動モード / 活性部位 / 分子動力学法 / 電子状態
研究概要

X線構造解析により知られている酸化型アズリン(Az_<ox>)と還元型シトクロム(Cyt_<red>)の立体構造を用いてAz_<ox>-Cyt_<red>複合体構造最適化をZDOCKプログラムパッケージおよび独自開発プログラムで予測した。Amber力場と活性部位付近の量子化学計算で見積もられた力場を用い、5854個のTIP5P水分子を加えた系を300K、NVTアンサンブル条件下でシミュレーションした。シミュレーションによりAz_<ox>-Cyt_<red>複合体安定構造を見いだした。ドッキングサイトは二つの部分に分けられ、いずれの部分もターン構造中にあり、水素結合で強く結合しAz_<ox>-Cyt_<red>複合体を形成していることがわかった。本研究により複合体に関わる水素結合部位が明確に示された。次にAz_<ox>-Cyt_<red>複合体ダイナミックスを考察した。会合前後でCyt_<red>タンパク質振動が大きく変わっていることが見いだせた。またドッキングサイトではAz_<ox>とCyt_<red>との協調的振動モードが現れ、タンパク質構造変化のみならず、振動主成分変化が観測された。
還元型アズリン(Az_<red>)は空気中酸素により酸化され結晶化が容易ではない。Az_<red>-Cyt_<ox>複合体構造決定もまた、空気中酸素による複合体酸化が起こるため現在のところ実験で決定するのは容易ではない。そこでAz_<red>-Cyt_<ox>複合体における各活性部位付近の電荷分布を用いた構造緩和シミュレーションを行った。Amber力場と活性部位付近の量子化学計算で見積もられた力場を用い、6204個のTIP5P水分子を加えた系を300K、NVTアンサンブル条件下でシミュレーションした。構造緩和後、複合体安定構造を見いだした。Az_<red>-Cyt_<ox>複合体ドッキングサイトはAz_<ox>-Cyt_<red>複合体のものとほぼ一致していることを見いだした。またDynamical Cross Correlation MapによりAz_<red>のαヘリックスとCyt_<ox>のほぼ全体が強く動的相関を持つことが見いだされた。一般にタンパク質ターン構造部分はB因子(RMSF)が最も大きく、次にαヘリックス部分が大きい。本研究結果からターン構造部分にドッキング部位があり、AzとCytのドッキングによりターン構造部分の運動が束縛される。そしてαヘリックス部分へのエネルギー移動が示唆される。

報告書

(1件)
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Geometrical Classification of Spagetti-like Nanoclusters2008

    • 著者名/発表者名
      A. Purqon, A. Sugiyama, H. Nagao, M. Takasu, K. Nishikawa
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings 982

      ページ: 331-336

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Study of Free Energy in Docking Stability of Azurin (II)-Cytochrome c551 (II) Complex System2008

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, K. Nishikawa, A. Sugiyama, A. Purqon, T. Mizukami, H. Shimahara, H. Nagao, K. Nishikawa
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings 982

      ページ: 784-787

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aperture, symmetry, isotropy, and compactness analysis and their correlation in spaghetti-like nanostructure dynamics2007

    • 著者名/発表者名
      A. Purqon, A. Sugiyama, H. Nagao, K. Nishikawa
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 443

      ページ: 356-363

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Theoretical Studies on Docking Dynamics and Electronic Structure in Metalloprotein Complexes2007

    • 著者名/発表者名
      Hidemi Nagao
    • 学会等名
      International Conference of Computational Methods in Science and Engineering
    • 発表場所
      Corfu, Greece
    • 年月日
      2007-09-25
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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