ペプチドとゲルの統計力学的性質の比較と応用

• 研究課題/領域番号: 24540442
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 研究機関: 東京薬科大学
• 研究代表者: 高須 昌子 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (50202148)
• 研究分担者: 森河 良太 東京薬科大学, 生命科学部, 講師 (70266899) ; 宮川 毅 東京薬科大学, 情報教育研究センター(生命科学部), 助教 (40287462)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: ペプチド / ゲル / シミュレーション / 分子動力学 / タンパク質 / 繊維化

研究成果の概要

ペプチドやタンパク質は、アミノ酸が鎖状に結合してできる高分子であり、生体内で特異的な働きをする。一方、ポリマーは同じ種類のモノマーが結合して、役立つ素材を作ることができる。この両者の違いは統計力学的に興味深い。本研究では、主に分子動力学の手法を用いて、ペプチド、タンパク質、ゲルの構造や動きを研究した。ペプチドとしては、細胞接着に関係したEF1, EF2や糖尿病に関係したペプチドを対象とした。またタンパク質の繊維化に関しては、どのような変異を導入すると結合しやすくなるかを計算して実験の指標とした。ゲル化の計算を行い、ペプチドとの違いを議論した。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulation of γS-WT and γS-G18V (2015)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, A., Yamada, H., Mori, S., Noguchi, Y., Miyakawa, T., Morikawa, R., Takasu, M.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 5 ページ: 011003-011003
  • DOI: 10.7566/jpscp.5.011003
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Itoga, H., Morikawa, R., Miyakawa, T., Yamada, H., Natsume, Y., Ueta, T., Takasu, M. (2015)
  • 著者名/発表者名: Itoga, H., Morikawa, R., Miyakawa, T., Yamada, H., Natsume, Y., Ueta, T., Takasu, M.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 5 ページ: 011002-011002
  • DOI: 10.7566/jpscp.5.011002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulation of a Coarse Grained Model of Tetra-PEG Gel with Monomers of 5 and 9 particles (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, S., Waide, S., Takasu, M., Miyakawa, T., R. Morikawa, R., Sakai, T., Chung, U.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 5 ページ: 011006-011006
  • DOI: 10.7566/jpscp.5.011006
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure Analysis of GLP-1 in DPC Micelle (2015)
  • 著者名/発表者名: Mori, S., Yamada, H., Noguchi, Y., Miyakawa, T., Morikawa, R., Watanabe, T. Takasu, M.
  • 雑誌名: Pep. Sci. 巻: 2014 ページ: 213-216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Chemical Calculations of Structure of Antitumor Cyclic Hexapeptide RA-VII (2015)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, Y., Yamada, H., Mori, S., Miyakawa, T., Morikawa, R., Yokojima, S., Hitotsuyanagi, Y., Takeya, K., Takasu, M.
  • 雑誌名: Pep. Sci. 巻: 2014 ページ: 165-168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solvent Site-dipole Fields around Guanine Nucleotides in the Hras-GTP Complex and in the Hras-GDP Complex (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa, T., Morikawa, R., Takasu, M., Sugimori, K., Kawaguchi, K., Saito, H., Nagao, H.
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc. 巻: 1599 ページ: 322-325
  • DOI: 10.1063/1.4876843
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of the protein interfaces that form an intermolecular four-helix bundle as studied by computer simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M., Komatsu, Y., Yamada, H., Morikawa, R., Miyakawa, T., Takasu, M., Akanuma, S., Yamagishi, A
  • 雑誌名: Molecular Simulation 巻: 40 号: 6 ページ: 498-503
  • DOI: 10.1080/08927022.2013.824571
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of water molecules around GTP in Hras-GTP complex and GDP in Hras-GDP complex by molecular dynamics simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Miyakawa
  • 雑誌名: MOLECULAR PHYSICS 巻: 112 号: 3-4 ページ: 526-532
  • DOI: 10.1080/00268976.2013.852697
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Simulation of the Twitching Motility of Bacterium Crawling on a Solid Surface (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Miyakawa, R. Morikawa, M. Takasu, K. Sugimori, T. Kawaguchi, H. Saito, H. Nagao
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 1 ページ: 16019-16019
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.016019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulation of IPMDH Proteins (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirata, Y. Komatsu, M. Fukuda, H. Yamada, T. Miyakawa, R. Morikawa, S. Akanuma, A. Yamagishi, M. Takasu
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 1 ページ: 16010-16010
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.016010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformation Analysis of Peptides Derived from Laminin Alpha 1–2 Chain Using Molecular Dynamics Simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, M. Fukuda, T. Miyakawa, R. Morikawa, M. Takasu
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 1 ページ: 16016-16016
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.016016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computer Simulation Analysis of the Protein Binding Interfaces that Form a 4-Helix Bundle Motif (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Fukuda, H. Yamada, R. Morikawa, T. Miyakawa, M. Takasu, S. Akanuma, A. Yamagishi
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 1 ページ: 16020-16020
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.016020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Network of water molecules around guanine nucleotide in the Hras-GTP and -GDP complexes by MD simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Miyakawa, Ryota Morikawa, Masako Takasu, Kimikazu Sugimori, Tomokazu Kawaguchi, Hiroaki Saito, Hidemi Nagao
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: volume 1 ページ: 16006-16006
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.016006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformation Analysis of the A2G80 Peptide Derived from Laminin α2 Chain by Molecular Dynamics Simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukasawa, J. Kumai, F. Katagiri, Y. Kikkawa, K. Hozumi, M. Nomizu, S. Mori, H. Yamada, M. Fukuda, T. Miyakawa, R. Morikawa and M. Takasu
  • 雑誌名: Peptide Science 巻: 2013 ページ: 289-292
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure Analysis of GLP-1 by Molecular Dynamics Simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Mori, H. Yamada, M. Fukuda, Y. Fukasawa, T. Miyakawa, R. Morikawa, M. Takasu, T. Watanabe
  • 雑誌名: Peptide Science 巻: 2013 ページ: 285-288
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Water Molecules in the Hras-GTP and GDP Complexes with Molecular Dynamics Simulations (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Miyakawa, R. Morikawa, M. Takasu, A. Dobashi, K. Sugimori, K. Kawaguchi, H. Saito, H. Nagao
  • 雑誌名: Prog. Theor. Chem. Phys. 巻: 27, ページ: 351-360
  • DOI: 10.1007/978-3-319-01529-3_19
  • ISBN: 9783319015286, 9783319015293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation study of bacterial colonies formed by the twitching motility: the effect of slingshot-like motions of bacteria on the colony edge (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Morikawa, T. Miyakawa, M. Tamakoshi and M. Takasu,
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc. 巻: 1518 ページ: 590-593
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Molecular Dynamics Study of Hras-GTP and GDP Complexes: the Properties of Water Molecules around Guanine Nucleotide (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Miyakawa, R. Morikawa, M. Takasu, K. Sugimori, K. Kawaguchi, H. Saito and H. Nagao,
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc. 巻: 1518 ページ: 594-597
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation Study of Protein-protein Interfaces Based on the 4-helix Bundle Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Fukuda, Y. Komatsu, R. Morikawa, T. Miyakawa1, M. Takasu1, S. Akanuma1, and A. Yamagishi
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc 巻: 1518 ページ: 606-609
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of the Histone Protein Tail and DNA in Nucleosome Using Molecular Dynamics Simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Fujimori, Y. Komatsu, M. Fukuda, T. Miyakawa, R. Morikawa and M. Takasu
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc 巻: 1518 ページ: 602-605
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Potentials of the Atoms around Mg2+ in the H-ras GTP and GDP Complexes (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Miyakawa, R. Morikawa, M. Takasu, K. Sugimori, T. Mizukami, K. Kawaguchi, H. Saito and H. Nagao
  • 雑誌名: Prog. Theor. Chem. Phys. 巻: 26 ページ: 525-543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Designing the Binding Surface of Proteins to Construct Nano-Fibers (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Komatsu, H. Yamada, S. Kawamoto, M. Fukuda, T. Miyakawa, R. Morikawa, M. Takasu, S. Akanuma, A. Yamagishi
  • 雑誌名: Prog. Theor. Chem. Phys 巻: 26 ページ: 555-567
  • 査読あり
• [雑誌論文] Free Energy of Cell-penetrating Peptide through Lipid Bilayer Membrane: Coarse-Grained Model Simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kawamoto, M. Takasu, T. Miyakawa, R. Morikawa, T. Oda, H. Saito, S. Futaki, H. Nagao, W. Shinoda
  • 雑誌名: Prog. Theor. Chem. Phys. 巻: 26 ページ: 503-511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constructing Protein Nano-Fiber and Estimation of the Electronic State Around Metal Ions (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Komatsu, M. Fukuda, H. Yamada, S. Kawamoto, T. Miyakawa, R. Morikawa, M. Takasu, S. Yokojima S. Akanuma, A. Yamagishi
  • 雑誌名: Int. J. Quant. Chem. 巻: 112 ページ: 3750-3755
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of Coarse Grained Models of Gel and Proteins (2015)
  • 著者名/発表者名: Takasu, M., Sugiyama, H., Hirata, Y., Yamada, H., Miyakawa, T., Morikawa, R.
  • 学会等名: Computational Chemistry Symposium in 11th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering 2015
  • 発表場所: Athens, Greece
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of γS-WT and γS-G18V (2014)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, A., Yamada, H., Mori, S., Noguchi, Y., Miyakawa, T., Morikawa, R., Takasu, M.
  • 学会等名: Computational Science Workshop 2014
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-08-20 – 2014-08-22
• [学会発表] Shape Deformation of Vesicles Containing Hard Spheres (2014)
  • 著者名/発表者名: Itoga, H., Morikawa, R., Miyakawa, T., Yamada, H., Natsume, Y., Ueta, T., Takasu, M.
  • 学会等名: Computational Science Workshop 2014
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-08-20 – 2014-08-22
• [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of a Coarse Grained Model of Tetra-PEG Gel with Monomers of 5 and 9 particles (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, S., Waide, S., Takasu, M., Miyakawa, T., Morikawa, R., Sakai, T., Chung, U., Molecular Dynamics Simulation of a Coarse Grained Model of Tetra-PEG Gel with Monomers of 5 and 9 particles
  • 学会等名: Computational Science Workshop 2014
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-08-20 – 2014-08-22
• [学会発表] Solvent Site-dipole Fields around Guanine Nucleotides in the Hras-GTP Complex and in the Hras-GDP Complex (2014)
  • 著者名/発表者名: Computational Chemistry Symposium in 11th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering 2015
  • 学会等名: 7th International Conference on Times of Polymers Composites
  • 発表場所: Ischia, Italy
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-26
• [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of A2G80 Peptide Derived from Laminin α2 Chain (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukasawa, Y., Kumai, J., Katagiri, F., Hozumi, K., Kikkawa, Y., Nomizu, M., Yamada, H., Fukuda, M., Mori, S., Miyakawa, T., Morikawa, R., and Takasu, M.
  • 学会等名: The 54th Sanibel Symposium
  • 発表場所: St. Simons Island, GA USA
• [学会発表] nalysis of the site-dipole fields around guanine nucleotides in the Hras-GTP and Hras-GDP complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa, T., Morikawa, R., Takasu, M., Sugimori, K., Kawaguchi, K., Saito, H., Nagao, H.
  • 学会等名: The 54th Sanibel Symposium
  • 発表場所: St. Simons Island, GA USA
• [学会発表] Gelation of tetrahedral monomers studied by molecular dynamics simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, S., Miyakawa, T., Morikawa, R., Takasu, M., Sakai, T., Chung, U.
  • 学会等名: 3rd International Conference on Molecular Simulation
  • 発表場所: Kobe, Japan
• [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of EF1 and EF2 Peptides Derived from Laminin (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamada, H., Fukuda, M., Fukasawa, Y., Miyakawa, T., Morikawa, R. and Takasu, M.
  • 学会等名: 4th Asia Pacific International Peptide Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Conformation Analysis of the A2G80 Peptide Derived from Laminin α2 chain by Molecular Dynamics Simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukasawa, Y., Kumai, J., Katagiri, F., Kikkawa, Y., Hozumi, K., Nomizu, M., Yamada, H., Fukuda, M., Miyakawa, T., Morikawa, R., and Takasu, M.
  • 学会等名: 4th Asia Pacific International Peptide Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Structure Analysis of GLP-1 by Molecular Dynamics Simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: 9. Mori, S., Yamada, H., Fukuda, M., Miyakawa, T., Morikawa, R., Takasu, M., Watanabe, T.
  • 学会等名: 4th Asia Pacific International Peptide Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Analysis of water molecules in the Hras-GTP and GDP complexes with molecular dynamics simulations, (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa, T., Morikawa, R., Takasu, M., Sugimori, K., Kawaguchi, K., Saito, H., Nagao, H.,
  • 学会等名: 17th International Workshop on Quantum Systems in Chemistry and Physics QSCP-XVII
  • 発表場所: Turku, Finland
• [学会発表] Simulation study of bacterial colonies formed by the twitching motility: the effect of slingshot-like motions of bacteria on the colony edge (2012)
  • 著者名/発表者名: Morikawa, R., Miyakawa, T., Tamakoshi, M.. and Takasu, M
  • 学会等名: 4th International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] A Molecular Dynamics Study of Hras-GTP and GDP Complexes: the Properties of Water Molecules around Guanine Nucleotide (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa, T., Morikawa, R., Takasu, M., Sugimori, K., Kawaguchi, K., Saito, H., and Nagao, H
  • 学会等名: 4th International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] Simulation Study of Protein-protein Interfaces Based on the 4-helix Bundle Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M., Komatsu, Y., Morikawa, R., Miyakawa, T., Takasu, M., Akanuma, S., and Yamagishi, A.,
  • 学会等名: 4th International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] Analysis of the Histone Protein Tail and DNA in Nucleosome Using Molecular Dynamics Simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujimori, R., Komatsu, Y., Fukuda, M., Miyakawa, T., Morikawa, R., Takasu, M
  • 学会等名: 4th International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems
  • 発表場所: Sendai, Japan