チャネル蛋白相互作用の分子構造基盤

2003 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)
• 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

(1)チャネル蛋白質の立体構造モデルの作成手法の改良
本年度は、溶媒効果を精度良く取り込めるGeneralized Born法を導入し、水分子をあらわに取り入れる場合と定性的にほぼ同様自由エネルギー地形が得られる精度の高いシミュレーション計算ができるようにした。この手法を用いてループ構造のモデリングを行い、実用性が高いことを示した。
2)蛋白質の表面形状と物性データベース(eF-site)と表面構造の認識・分類
蛋白質表面構造と物性のデータベース(eF-site)を利用し、立体構造の情報から、機能部位がどこにあり、どのような機能を発現するかを探索できるプログラムを開発し、具体的なhypothetical proteinsに対して応用して、その生化学的機能と機能部位とを予測した。
3)NNRのSaturation Transferを利用したチャネル蛋白質とリガンドとの複合体立体構造モデリング手法の開発
阻害剤と蛋白質との相対配置を知るため、residual dipoleの値を観測して、saturation transferの結果と合わせて最適なモデルを構築するドッキング・シミュレーション手法を開発した。
4)シミュレーション計算による分子認識機構の解析
hybrid-QM/MM計算(量子化学計算と分子動力学計算の連成計算)を、アクアポリン1-水チャネル蛋白質に適用し、水分子の配向がNPA領域によってポアと直角方向となることを水の孤立電子対を量子論的に取り扱うことで確認した。

研究成果

• [文献書誌] Kim, Jae Gil: "Dynamical origin of uniform sampling in multicanonical ensemble"Physical Review E. vol.67, No.1. 11105 (2003)
• [文献書誌] Kinoshita, Kengo: "Protein Informatics towards function identification."Current Opinion of Structural Biology. vol.13, No.3. 396-400 (2003)
• [文献書誌] Kinoshita, Kengo: "Identification of protein biochemical functions by similarity search using the molecular surface database, eF-site."Protein Science. vol.12, No.8. 1589-1595 (2003)
• [文献書誌] Handa, Noriko: "Conformational transition states of a β-hairpin peptide between the ordered and disordered conformations in explicit water."Protein Science. vol.12, No.8. 1621-1632 (2003)
• [文献書誌] Takeuchi, Koh: "Structural basis of the KcsA K^+ channel and agitoxin2 pore-binding toxin interaction by using the transferred cross-saturation method."Structure. vol.11, No.11. 1381-1392 (2003)
• [文献書誌] Matsuda, Tomoki: "CAD-ICAD complex structure derived from saturation transfer experiment and simulated annealing without using pairwise NOE information."Journal of Molecular Recognition. vol.17, No.1. 41-50 (2004)