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蛋白質凝集体モデル結晶の水和構造とゆらぎ―理論と実験のコラボレーション

研究課題

研究課題/領域番号 20038019
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関福井大学

研究代表者

玉井 良則  福井大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50324140)

研究分担者 古石 貴裕  福井大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20373300)
今野 卓  福井大学, 医学部, 准教授 (50225637)
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
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2009年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2008年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード蛋白質 / 計算物理 / 化学物理 / シミュレーション / 生物物理 / アミロイド線維 / 結晶 / 水和
研究概要

アミロイド線維に代表される蛋白質凝集体は,アルツハイマー病をはじめとする種々の疾患の原因となる。これまでの実験により,凝集体は生体中で対らせん状線維(Paired Helical Filaments, PHF)と呼ばれる構造を形成しており,凝集体形成に特に重要な役割を果たす残基の配列(部分鎖)が存在することが分かっている。Eisenbergらのグループは,凝集体形成に最も重要な働きをすると考えられる部分鎖ポリペプチドの単結晶30数種類について構造を決定しており,いくつかの特徴的な構造を見出している。本研究では,蛋白質凝集体を一次元あるいは二次元に広がった"結晶"としてモデル化し,凝集体表面の水和構造とゆらぎを分子動力学(MD)シミュレーションにより解明し,凝集体形成のメカニズムや生理活性物質との相互作用との関連性を明らかにする。
本年度は,アルツハイマー病の原因となるタウ蛋白質のアミノ酸配列のうち,PHF形成に最も寄与するとされる6残基のみからなる部分ペプチド(VAL-GLN-ILE-VAL-TYR-LYS,以降VQIVYKと表記)を対象として,凝集体のモデルとなる各種結晶構造を構築し,その水和構造をMDシミュレーションにより解析した。水素結合数や水の配向緩和時間などを計算し,凝集体が水和構造や水のダイナミックスに及ぼす影響について考察した。PHFによる水分子の自由度の制限が緩和時間およびその分布の増大を招き,細胞内の生化学反応に影響を及ぼしている可能性が示唆された。

報告書

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

    (6件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 高分子と水に関する分子動力学シミュレーション2009

    • 著者名/発表者名
      玉井良則, 福田光完
    • 雑誌名

      高分子 58

      ページ: 70-73

    • NAID

      10024759018

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [雑誌論文] Roles of the Ether Oxygen in Hydration of Tetrahydrofuran Studied by IR, NMR, and DFT2009

    • 著者名/発表者名
      K. Mizuno, Y. Masuda, T. Yamamura, J. Kitamura, H. Ogata, I. Bako, Y. Tamai, T. Yagasaki
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry 113

      ページ: 906-915

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] タウ蛋白質凝集体モデル結晶の水和構造2009

    • 著者名/発表者名
      玉井良則
    • 学会等名
      「実在系の分子理論」第四回公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2009-05-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] タウ蛋白質部分鎖モデル結晶の水和構造2009

    • 著者名/発表者名
      玉井良則, 貝吹幸恵
    • 学会等名
      第12回理論化学討論会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2009-05-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 高分子の水和に関するMDシミュレーション2008

    • 著者名/発表者名
      玉井良則
    • 学会等名
      第22回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山市)
    • 年月日
      2008-11-18
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Hydration structure of protein model aggregates which mimic amyloid fibrils2008

    • 著者名/発表者名
      玉井良則
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Theory for Real Systems
    • 発表場所
      分子科学研究所(岡崎市)
    • 年月日
      2008-08-04
    • 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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