マルチスケールシミュレーションによるタンパク質へのリガンド結合過程の研究

• 研究課題/領域番号: 24570179
• 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: 生物物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 寺田 透 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (40359641)
• 研究協力者: 根上 樹
• 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: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 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: 分子動力学シミュレーション / タンパク質 / リガンド / パスウェイ / マルチコピー・マルチスケール法 / 粗視化モデル / 自由エネルギー計算 / MARTINI / マルチスケールシミュレーション

研究成果の概要

粗視化分子動力学シミュレーションを用いて、リガンドがタンパク質のリガンド結合ポケットに結合する過程を明らかにする方法を確立した。この方法を、リガンド結合ポケットの形状や物理化学的性質、リガンドの物理化学的性質が異なる多数のタンパク質・リガンドペアに適用した。この結果の比較から、リガンドは特定のパスウェイを経由してリガンド結合ポケットに入ることが示唆された。また、全原子モデルを用いてパスウェイを精密化し、これに沿った自由エネルギープロファイルを計算する方法を確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations of Protein-Ligand Binding (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Negami, Kentaro Shimizu, Tohru Terada
  • 雑誌名: Journal of Computational Chemistry 巻: Volume 35 号: 25 ページ: 1835-1845
  • DOI: 10.1002/jcc.23693
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Protein-ligand binding processes studied by coarse-grained molecular dynamics simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Tohru Terada, Tatsuki Negami, Kentaro Shimizu
  • 学会等名: 日本生物物理学会第52回年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] The factors determining protein-ligand binding processes revealed by comparative coarse-grained simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Negami, Tohru Terada, Kentaro Shimizu
  • 学会等名: 日本生物物理学会第52回年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Protein-Ligand Binding Simulation with the Martini Coarse-Grained Force Field (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Negami, Kentaro Shimizu, Tohru Terada
  • 学会等名: Biophysical Society 58th Annual Meeting
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco, California, USA
• [学会発表] Comparative simulations of protein-ligand binding processes using the MARTINI coarse-grained force field (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Negami, Tohru Terada, Kentaro Shimizu
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館, 京都市
• [学会発表] Coarse-grained MD simulations of ligand binding to proteins: Effect of the conformational changes of the proteins (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Negami, Tohru Terada, Kentaro Shimizu
  • 学会等名: 日本生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）