| 研究実績の概要 |
タンパク質複合体におけるタンパク質-タンパク質間相互作用の解析は、タンパク質の立体構造に基づくタンパク質機能の理解、および、高機能化のデザインをするうえで重要な研究である。X線構造は高精度ではあるが結晶という特殊な状態における静的な構造情報であり、NMR測定や一分子観測は溶液状態での動的な構造情報を提供するが、タンパク質サイズの限界および分解能の限界があることから、理論計算は実験と相補的な情報を与えうる。とくにタンパク質機能を知る上では、溶媒やタンパク質の運動をあらわに取り扱うゆらぎなどの効果を含む動的分子理論による現象の理解が必要となってきている。Shawらは専用計算機を作製し、ミリ秒でのタンパク質折り畳み機構の研究を行っているが[Shaw, Science330, 341(2010)]、本研究領域の目標となる動的秩序形成の時空間スケールでは、必ずしも有効な手段とはなり得ない。本研究では、キュミュラント動力学理論を主軸に、動的秩序の解析に対する理論基盤を提供することを目的としている。
本研究課題に対しては、まず、分子動力学計算に基づくタンパク質の折りたたみや誘導適合過程を解析する計算手法を確立した[Harada et al. JCP140, 125103およびBaba et al. JCC35, 1240]。その手法をT4リゾチームのドメイン運動に適用した所、従来の方法よりも高速に開構造と閉構造の間の反応経路を得ることが出来た。一旦経路が得られれば、アンブレラサンプリング法とweighted histogram analysis method（WHAM）により、自由エネルギー曲面を描くことが可能となる。ナイロンオリゴマー分解酵素の誘導適合過程は高々2kcal/molの反応障壁しか無いことも、本手法により明らかにした。
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