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分子動力学シミュレーションで探るDNA配列探索中の蛋白質の分子動態

研究課題

研究課題/領域番号 26800228
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2016-2017)
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 (2014-2015)

研究代表者

米谷 佳晃  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 主幹研究員(定常) (80399419)

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 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード分子動力学シミュレーション / 自由エネルギー / レアイベント / カイネティクス / レートコンスタント / 生体分子 / 分子カイネティクス / 自由エネルギー地形 / 反応座標 / 分子動力学法 / 自由エネルギー計算 / 遷移レート / DNA / 蛋白質 / 分子動力学計算
研究成果の概要

分子動力学計算により、DNA配列探索中の蛋白質のカイネティクスについて研究を行った。ABFの方法を使って様々な方向にバイアスフォースを加えることで蛋白質の運動を調べた。結合サイトと蛋白質重心間のベクトル方向に力を加えていくと、蛋白質がDNAの溝に沿ってらせん状に動いていく様子が見られた。これは、DNA配列探索中の蛋白質がらせん運動していることを示唆する結果である。自由エネルギー計算の結果からは、蛋白質がいったんDNAに結合すると、解離方向よりもスライド方向に移動しやすいことが分かった。自由エネルギー地形から遷移状態理論をもとに遷移レートを計算するための理論的背景について検証を行った。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Solvent-coordinate free-energy landscape view of water-mediated ion-pair dissociation2017

    • 著者名/発表者名
      Yonetani Yoshiteru
    • 雑誌名

      Molecular Physics

      巻: 115 号: 23 ページ: 2987-2998

    • DOI

      10.1080/00268976.2017.1342006

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distinct dissociation kinetics between ion pairs: Solvent-coordinate free-energy landscape analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Yonetani
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 143 号: 4 ページ: 044506-044506

    • DOI

      10.1063/1.4927093

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] イオンペア解離過程の溶媒座標自由エネルギー地形解析2017

    • 著者名/発表者名
      米谷 佳晃
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Free-energy landscape approach for understanding molecular rare event2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Yonetani
    • 学会等名
      光・量子ビーム科学合同シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 水和イオン対解離過程の多次元自由エネルギー地形解析2016

    • 著者名/発表者名
      米谷 佳晃
    • 学会等名
      第30 回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Atomic-Scale View of Biomolecular Hydration: From Structure to Kinetics2015

    • 著者名/発表者名
      米谷 佳晃
    • 学会等名
      日本生物物理学会第53 回年会
    • 発表場所
      金沢大学(金沢)
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA 配列探索中の蛋白質の分子動態:分子動力学シミュレーションによる自由エネルギー計算 からの見解2015

    • 著者名/発表者名
      米谷 佳晃
    • 学会等名
      第15 回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      あわぎんホール(徳島)
    • 年月日
      2015-06-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 自由エネルギー計算で探るDNA配列 探索中の蛋白質の分子動態2014

    • 著者名/発表者名
      米谷 佳晃
    • 学会等名
      第28回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      仙台市民会館(仙台)
    • 年月日
      2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Dissociation Free-Energy Profiles of Specific and Nonspecific DNA-Protein Complexes2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiteru Yonetani
    • 学会等名
      International Symposium on Extended Molecular Dynamics and Enhanced Sampling (Nose 30)
    • 発表場所
      慶應大学三田(東京)
    • 年月日
      2014-11-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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