全原子構造探索によるタンパク質相互作用過程の解析

• 研究課題/領域番号: 25840060
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 森次 圭 横浜市立大学, その他の研究科, その他 (80599506)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: タンパク質相互作用 / 分子動力学シミュレーション / 全原子空間探索 / MSES法 / barnase-barstar複合体 / EIN-HPr複合体 / 常磁性緩和促進 / barnase-barster複合体

研究成果の概要

タンパク質相互作用はシグナル伝達や転写制御といった細胞内生命現象の素過程である。本研究では、タンパク質複合体形成過程の計算機シミュレーションに取り組み、実際の生理学的環境に沿った溶媒中での網羅的な全原子構造探索に成功した。統計力学に基づいた構造アンサンブルの解析の結果、nativeな側鎖相互作用形成や脱水和の過程を経つつdownhillなファネル状のエネルギー面を滑り降りることで複合体を形成する原子解像度の描像が得られた。また、常磁性緩和促進の実験で示唆された遷移中間体の構造を示し、静電相互作用を組み替えながら複合体構造を効率的に探索する過程を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Multiscale enhanced sampling driven by multiple coarse-grained models (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Moritsugu, T. Terada, and A. Kidera
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 616-617 ページ: 20-24
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2014.10.009
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Energy landscape of all-atom protein-protein interactions revealed by multiscale enhanced sampling (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Moritsugu, T. Terada, and A. Kidera
  • 雑誌名: PLOS Comput. Biol. 巻: 10 号: 10 ページ: e1003901-e1003901
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1003901
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] マルチスケール手法によるタンパク質全原子構造サンプリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 森次圭
  • 雑誌名: 分子シミュレーション研究会会誌“アンサンブル” 巻: 16 ページ: 227-233
  • NAID: 130005107028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiscale enhanced path sampling based on the Onsager-Machlup action: Application to a model polymer (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fujisaki, M. Shiga, K. Moritsugu, A. Kidera
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 139 号: 5 ページ: 0541171-9
  • DOI: 10.1063/1.4817209
  • 査読あり
• [学会発表] Energy Landscape of All-atom Protein-protein Interactions Revealed by Multiscale Enhanced Sampling (2014)
  • 著者名/発表者名: Kei Moritsugu, Tohru Terada and Akinori Kidera
  • 学会等名: NOSE30シンポジウム
  • 発表場所: 慶応大学
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-11
• [学会発表] Ligand binding process at atomistic resolution revealed by multiscale enhanced sampling (2014)
  • 著者名/発表者名: Kei Moritsugu, Tohru Terada and Akinori Kidera
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] 新規全原子構造探索法（MSES）とその天然変性蛋白質への適用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森次 圭、寺田 透、木寺 詔紀
  • 学会等名: 第13回蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 鳥取
  • 招待講演