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Computational investigation of the role of disordered regions in enzymatic reactions

研究課題

研究課題/領域番号 20K15737
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分43020:構造生物化学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

Dokainish Hisham  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 特別研究員 (20825575)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードIDR / Protein dynamics / enhanced sampling / Catalysis / MD simaulation / Enhanced Sampling / Chrosimate Mutase / Enzyme catalysis / Enhance sampling
研究開始時の研究の概要

Enzymes, due to their role in catalysis, have long been considered to have a distinct folded conformation. Recent studies identified numerous enzymes with an intrinsically disordered region (IDR). To date, the effect of IDR on the structure of enzymes active sites as well as the energetics of the reaction path has not been studied. In this proposal, the effect of IDR on enzymatic reactions will be investigated using various computational chemistry methods.

研究成果の概要

酵素反応における本質的無秩序領域(IDR)の役割を、マルチスケール計算機手法を用いて明らかにした。古典的、MDの結果、IDRがChrosimate Mutaseの活性部位に大きな揺らぎをもたらし、反応性複合体を形成するために必要な基質の再編成を可能にすることが示されました。また、QM計算により、IDRが反応障壁を下げる役割を担っていることを確認しました。この結果は、酵素反応における構造的無秩序の未知の役割に光を当てるものである。さらに、ドメイン運動を促進する新しい方法を提案し、SARS-CoV-2の構造転移の研究に応用した。SARS-CoV-2の構造変化の研究に応用した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Enzymes are the best catalysts that accelerate chemical reactions. This project clarify the role of disorder and propose a computational approach to study disorder-function paradigm in Enzymes. A new method was also proposed and applied to study structure changes in Spike protein of SARS-CoV-2

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] The inherent flexibility of receptor binding domains in SARS-CoV-2 spike protein2022

    • 著者名/発表者名
      Dokainish Hisham M、Re Suyong、Mori Takaharu、Kobayashi Chigusa、Jung Jaewoon、Sugita Yuji
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 11

    • DOI

      10.7554/elife.75720

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural Ramifications of Spike Protein D614G Mutation in SARS-CoV-22022

    • 著者名/発表者名
      Dokainish Hisham M.、Sugita Yuji
    • 雑誌名

      BioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2022.01.24.477651

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Unraveling SARS-CoV-2 spike protein activation pathway reveals unprecedented cryptic pockets2022

    • 著者名/発表者名
      Dokainish Hisham M.、Re Suyong、Mori Takaharu、Kobayashi Chigusa、Jung Jaewoon、Sugita Yuji
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 121 号: 3 ページ: 457a-457a

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2021.11.491

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Unraveling the Coupling between Conformational Changes and Ligand Binding in Ribose Binding Protein Using Multiscale Molecular Dynamics and Free-Energy Calculations2021

    • 著者名/発表者名
      Ren Weitong、Dokainish Hisham M.、Shinobu Ai、Oshima Hiraku、Sugita Yuji
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 125 号: 11 ページ: 2898-2909

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c11600

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Exploring Large Domain Motions in Proteins Using Atomistic Molecular Dynamics with Enhanced Conformational Sampling2020

    • 著者名/発表者名
      Dokainish Hisham M.、Sugita Yuji
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 号: 1 ページ: 270-270

    • DOI

      10.3390/ijms22010270

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Unraveling SARS-CoV-2 spike protein activation pathway reveals unprecedented cryptic pockets2022

    • 著者名/発表者名
      Dokainish Hisham M.,
    • 学会等名
      The Biophysical Society Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extensive Sampling of Spike protein down, one-up, one-open, and two-up-like Conformations and Transitions in SARS-Cov-2.2021

    • 著者名/発表者名
      Dokainish Hisham M.,
    • 学会等名
      The Biophysical Society of Japan Meeting,
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-01-30  

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