チャネル蛋白相互作用の分子構造基盤

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12144206
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中村 春木 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (80134485)
• 研究分担者: 中島 伸介 大阪大学, たんぱく質研究所, 助手 (60324852) ; 中川 敦史 大阪大学, たんぱく質研究所, 助教授 (20188890)
• キーワード: 分子動力学 / ホモロジーモデリング / 分子認識 / シミュレーション計算 / 超分子立体構造 / 分子表面 / ブラウニアン・ダイナミクス / データベース

研究概要

昨年度までに整理したホモロジーモデル作成手法によって、スルホニル尿素受容体カルボキシル末端側にあり、細胞内ADPiやK^+-チャネル開口薬などの薬理学的特性をおっている核酸結合ドメインの立体構造モデルを構築し、変異体による実験を説明できた。
また、昨年度開発を始めた蛋白質表面構造と物性のデータベースelectrostatic-surface of Functional site (eF-site)では、蛋白質の立体構造と機能との関連を、従来とは異なる分子表面の形状と物性の見地から分類・整理し、その分類をもとにして各蛋白質の分子機能への関連付けを試みている。分子表面(コノリー面)を構築する三角形の頂点における電位と疎水性・親水性に対応づけ、インターネットで公開している。今年度は、さらに、チャネル蛋白質を含む膜蛋白質に対するeF-site/membraneを構築・公開した。
次に、チャネル蛋白質における物質輸送のシミュレーションとして、まずKcsA K^+-チャネルの結晶構造を基にして静電ポテンシャルを計算し、その電位中でのBrownian Dynamicsによるシミュレーション計算プログラムを作成し、計算を開始した。
さらに、本年度から膜輸送に関わる蛋白質のX線結晶解析の準備として、SPring-8の生体超分子構造解析ビームライン(大阪大学)の性能向上を行った。本ビームラインでは、検出器としてイメージングプレート装置とアレイ式のCCD検出器切り替えて利用している.このうちアレイ式のCCD検出器は,素子間の個性の違いにより,(補正はしているが若干の)系統誤差を生じる.これを補正するために,新たにローカルスケーリングのためのソフトウェアを開発した.これにより,全体のR-mergeで0.2-0.3%程度の改善が見られた.

研究成果

• [文献書誌] Higo, Junichi: "Energy landscape of a peptide consisting of alpha-helix, 3(10)-helix, beta-turn, beta-hairpin, and other disordered conformations"Protein Science. vol.10, No.6. 1160-1171 (2001)
• [文献書誌] Higo, Junichi: "Energy landscape of a beta-hairpin peptide in explicit water studied by multicanonical molecular dynamics"Chemical Physics Letters. vol.377, No.1. 169-175 (2001)
• [文献書誌] Higo, Junichi: "Large vortex-like structure of dipole field in computer models of liquid water and dipole-bridge between biomolecules"Proceedings of National Academy of Science USA. vol.98, No.11. 5961-5964 (2001)
• [文献書誌] Furukawa, Koji: "A role of the third complementarity-determining region in the affinity maturation of an antibody"Journal of Biological Chemistry. vol.276, No.29. 27622-27628 (2001)
• [文献書誌] Kinoshita, Kengo: "Identification of protein functions from a molecular surface database, eF-site"Journal of Structural and Functional Genomics. vol.2, No.1. 9-22 (2001)
• [文献書誌] Matsushita, Kenji: "Intramolecular interaction of SUR2 subtypes for intracellular ADP-induced differential control of K_<ATP> channels"EMBO Journal. vol.21(in press). (2002)