糖鎖結合性タンパク質の分子認識/反応機構に関する分子基盤の構築

• 研究課題/領域番号: 26410031
• 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: 物理化学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 石田 豊和 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (70443166)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017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); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: QM/MM計算 / 自由エネルギー計算 / 電子状態計算 / 分子動力学計算 / 糖鎖認識 / レクチン / キャプシドタンパク質 / 分子間相互作用 / 酵素反応 / バイオマス分解酵素 / アミノ酸変異 / 糖鎖認識機構 / ノロウィルス / 血液型糖鎖

研究成果の概要

タンパク質と糖鎖の分子認識／相互作用は様々な生体機能の発現において重要であるが、複雑な糖鎖構造を認識するレクチンの分子メカニズム、そして糖鎖を基質として反応する酵素反応機構に関しては、分子レベルの理解で依然として不明な点が多々残されている。

本課題では糖鎖認識系の一例としてノロウィルスキャプシドタンパク質を題材として、独自のQM/MM計算を基礎にした複合シミュレーション技術を適用することで、ターゲット糖鎖である血液型糖鎖抗原との糖鎖認識機構を詳細に解析して、血液型糖鎖との親和性を決める分子論的要因を理論計算から明らかにした。またバイオマス分解酵素と反応基質との相互作用解析も並行して実施した。

研究成果

• [雑誌論文] Computational analysis of carbohydrate recognition based on hybrid QM/MM modeling: a case study of norovirus capsid protein in complex with Lewis antigen (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishida Toyokazu
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 20 号: 7 ページ: 4652-4665
  • DOI: 10.1039/c7cp07701g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational modeling of carbohydrate recognition in protein complex (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishida Toyokazu
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1906 ページ: 030021-030021
  • DOI: 10.1063/1.5012300
  • 査読あり
• [学会発表] Computational modeling of carbohydrate recognition in proteins (2017)
  • 著者名/発表者名: 石田 豊和
  • 学会等名: 13th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering (ICCMSE 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Computational modeling of carbohydrate recognition in protein complex (2017)
  • 著者名/発表者名: 石田 豊和
  • 学会等名: Modeling Interactions in Biomolecules VIII (WATOC2017 SATELLITE)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Computational Modeling of Protein Functions: Molecular Recognition and Enzymatic Catalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: The 4th International Symposium for Young Chemists on Stimuli- Responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules
  • 発表場所: 大阪大学（吹田キャンパス）サントリーメモリアルホール
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Computational modeling of carbohydrate recognition in norovirus capsid protein with lewis antigen (2015)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和、久保田智巳、白土東子
  • 学会等名: Pacifichem 2015 : International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: HAWAII CONVENTION CENTER
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] ノロウィルスキャプシドタンパク質の糖鎖認識における糖鎖構造依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和、久保田智巳、白土東子
  • 学会等名: 第9回分子科学討論会 2015東京
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-19
• [学会発表] ノロウィルスキャプシドタンパク質とルイス抗原との糖鎖認識:計算科学による相互作用解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和、久保田智巳、白土東子
  • 学会等名: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 徳島市あわぎんホール
  • 年月日: 2015-06-25
• [学会発表] ノロウィルスキャプシドタンパク質と血液型糖鎖抗原との糖鎖認識機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和、久保田智巳、白土東子
  • 学会等名: 第18回理論化学討論会
  • 発表場所: 大阪大学(豊中キャンパス) 大阪大学会館
  • 年月日: 2015-05-21
• [学会発表] Computational Modeling of Enzymatic Function: Effects of Substrate Distortion in ODCase Reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和、藤橋雅宏
  • 学会等名: 19th International Workshop on Quantum Systems in Chemistry, Physics and Biology (QSCP XIX)
  • 発表場所: Tamsui, Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2014-11-15
  • 招待講演
• [学会発表] Computational Modeling of Protein Functions: Probing Protein Environment in Enzymatic Catalysis (2014)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: 台湾中央研究院 生物化学研究所セミナー
  • 発表場所: Institute of Biomedical Sciences, Academia Sinica
  • 年月日: 2014-11-13
  • 招待講演
• [学会発表] Computational Modeling of Protein Functions: Probing Protein Environment in Enzymatic Catalysis (2014)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: WATOC 2014 Satellite Meeting on Large Condensed and Biological Systems
  • 発表場所: Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-14
  • 招待講演
• [学会発表] ノロウィルスキャプシドタンパク質とルイス抗原との糖鎖認識機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和、久保田智巳、白土東子
  • 学会等名: 第８回分子科学討論会 2014 東広島
  • 発表場所: 広島大学 東広島キャンパス
  • 年月日: 2014-09-23
• [学会発表] QM分科会 第一部 生体系のエネルギー計算、QM分科会 第二部 酵素反応基礎論とQM/MM法による理論計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: 第18回 分子シミュレーション 夏の学校
  • 発表場所: 大原温泉 湯元のお宿 民宿大原山荘
  • 年月日: 2014-09-02 – 2014-09-03
  • 招待講演