分子シミュレーションによる抗菌ペプチド生理機能の研究

• 研究課題/領域番号: 25330355
• 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: 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 長浜バイオ大学
• 研究代表者: 依田 隆夫 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (50367900)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2013年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
• キーワード: 抗菌ペプチド / 分子シミュレーション / 分子動力学シミュレーション / 分子動力学法 / シミュレーション / 拡張アンサンブル法

研究成果の概要

本研究では、哺乳類の代表的な抗菌ペプチドの一つであるディフェンシンファミリーに属する分子（Crp-4）に着目した。レプリカ交換分子動力学シミュレーションにより、進化的に保存されている３つのジスルフィド結合の有無が、負に帯電した膜近傍の環境における立体構造分布に及ぼす影響を明らかにした。ジスルフィド結合の数を減らすとともに、ペプチド分子に含まれる正電荷部位と疎水的部位の空間的分布が変化することを示した。特に、Cys11とCys28の間のジスルフィド結合の有無がもたらす影響が、抗菌活性と相関している可能性がある。さらに、脂質二重層と結合している状態における立体構造や相互作用を解析した。

研究成果

• [雑誌論文] Deciphering Supramolecular Structures with Protein-Protein Interaction Network Modeling (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tsuji, Takao Yoda, and Tsuyoshi Shirai
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 16341-16341
  • DOI: 10.1038/srep16341
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GENESIS: A hybrid-parallel and multi-scale molecular dynamics simulator with enhanced sampling algorithms for biomolecular and cellular simulations (2015)
  • 著者名/発表者名: Jung, J., Mori, T., Kobayashi, C., Matsunaga, Y., Yoda, T., Feig, M., Sugita, Y.
  • 雑誌名: WIREs; Comput. Mol. Sci. 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Salt effects on hydrophobic-core formation in folding of a helical miniprotein studied by molecular dynamics simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yoda, Y. Sugita, and Y. Okamoto
  • 雑誌名: Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics 巻: 82 号: 6 ページ: 933-943
  • DOI: 10.1002/prot.24467
  • 査読あり
• [学会発表] Simulation Study on Conformations of Antimicrobial Peptide Cryptdin 4 and its Mutants (2015)
  • 著者名/発表者名: Takao Yoda
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Computational Materials and Biological Sciences
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-09-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Simulation Study on Conformations of Small Peptides. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takao Yoda
  • 学会等名: Dushanbe Symposium on Computational Materials and Biological Sciences 2014
  • 発表場所: S.U. Umarov Physical-Technical Institute of the Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
  • 年月日: 2014-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] 抗菌ペプチド Cryptdin-4 ジスルフィド結合変異体の分子動力学シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 依田隆夫，辻敏之，杉田有治
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜／横浜産貿ホール マリネリア
  • 年月日: 2014-06-27
• [学会発表] Salt effects on folding of a helical mini protein villin headpiece subdomain HP36 studied by generalized-ensemble simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Takao Yoda, Yuji Sugita, and Yuko Okamoto
  • 学会等名: Biophysical Society 58th Annual Meeting
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco CA.