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タンパク質複合体の構造安定性とダイナミックスに関する理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 20038018
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, 数物科学系, 教授 (30291892)

研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2009年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2008年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワードシミュレーション / 自由エネルギー / タンパク質 / 複合体 / 電子移動 / 結合エネルギー / 構造安定性 / 溶媒和自由エネルギー / 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線構造解析により酸化型アズリン(Az)と還元型シトクロムc551(Cyt)の構造が知られている。各立体構造にプロトンを付加し、各活性部位付近の必要パラメータを各活性部位類似のクラスターモデルを用いて密度汎関数法(UB3LYP/6-31G^<**>/ESP)により見積もった。これら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。これらの座標データから3つの複合体モデルを作成した。(1)水素結合を含む静電相互作用エネルギーを最小にしたモデル。(2)疎水性相互作用エネルギー最小にした構造。(3)活性部位の電荷分布をAz_<red>-Cyt_<ox>型にしたモデル。これら3通りのモデルよるタンパク質複合体の溶液内での安定性を溶媒和自由エネルギー計算に評価した。計算した構造エネルギーに溶媒和自由エネルギー,エントロピーを加えることで新しく定義したタンパク質の自由エネルギーの計算結果は活性部位の電荷分布をAz_<red>-Cyt_<ox>型にしたモデルが最も低い値を示した。
結合自由エネルギーの評価には、複合体を形成する前のAz_<ox>単体の構造とCyt_<red>単体の構造における溶媒和エネルギー,構造エネルギー,エントロピーを評価し、タンパク質複合体の自由エネルギーとの差から評価した。Az_<ox>, Cyt_<red>単体と複合体の自由エネルギーの差は-107kcal/mol、構造エネルギーの差は-47kcal/mol、エントロピーの差は31kcal/molとなった。これらの結果から結合自由エネルギーの値は-123kcal/molであることが示され、タンパク質複合体の結合自由エネルギーには溶媒和自由エネルギーが大きく寄与していることがこれらの計算結果から示された。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] In silico and in vitro Approaches to Elucidate the Thermal Stability of Human UDP-glucuronosyltransferase(UGT)1A92009

    • 著者名/発表者名
      R.Fujiwara, M.Nakajima, T.Yamamoto, H.Nagao, T.Yokoi
    • 雑誌名

      Drug Metab. Pharmacokinet 24

      ページ: 235-244

    • NAID

      130004463070

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Salty Water and Temperature on Shape Fluctuations of a Few Correlated Phospholipids2009

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

      Prog.Theore.Phys.Supp 178

      ページ: 187-192

    • NAID

      110007225662

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fuzzy Cluster Modes in Micellar Dynamics2009

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

      Journal of Molecular Liquids 147

      ページ: 17-23

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Salty Water and Temperature on Shape Fluctuations of a Few Correlated Phospholipids2009

    • 著者名/発表者名
      APurqon, T. Yamamot, K. Nishikawa, H. Nagao, K. Nishikawa
    • 雑誌名

      Prog. Theore. Phys. Supp 178

      ページ: 187-192

    • NAID

      110007225662

    • 関連する報告書
      2008 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. Yamamot, 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
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Free Energy Calculation of Docking Structure of Azurin(I)-Cytochrome c551(III)Complex Systems by using The Energy Representation2008

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

      AIP Conference Proceedings 982

      ページ: 780-783

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] タイプI銅タンパク質の酸化還元電位に関する理論的研究2009

    • 著者名/発表者名
      長尾秀実^1, 杉森公一^2, Phung Thi Viet Bac^1, 杉山歩^1, 齋藤大明^1, 西川清
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2009-09-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Structural Stability and Dynamics of Complex of Azurin and Cytochrome by Molecular Dynamics Simulation2008

    • 著者名/発表者名
      Hidemi Nagao
    • 学会等名
      The 2^<nd> International Conference on Mathematics and Natural Science 2008
    • 発表場所
      Bandung, Indonesia
    • 年月日
      2008-10-28
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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