蛋白質水和構造のインフォマティクス

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13480214
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 中迫 雅由 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (30227764)
• キーワード: 蛋白質結晶学 / 極低温結晶構造解析 / 分子動力学計算 / 蛋白質水和構造 / ドメイン運動 / ガラス転移 / バイオインフォマティクス

研究概要

精緻な分子機械である蛋白質の動作原理や構造構築原理を解明し、その巧みさを学び取ろうと、膨大な数の立体構造解析が行われている。一方で、蛋白質がなぜ水の中で立体構造形成するのか、水は蛋白質ダイナミクスにどのような影響を及ぼすのかといった点については十分明らかにされてきたわけではない。本研究では、蛋白質と水の相互作用をより深く知ることで、蛋白質の立体構造形成、ダイナミクスや機能発現における水の役割をミクロスコピックに解明するための研究の展開を試みた。研究代表者は、これまでに極低温高分解能X線結晶構造解析の方法論を確立すると共に、同解析が蛋白質の水和構造について重要な知見をもたらすことを明らかにしてきた。本研究では、極低温高分解能結晶構造解析、分子動力学計算を実施するとともにプロテインデータバンクに登録された立体構造モデルを利用して、以下の項目について研究を実施し、論文発表を行うと共に、各種国内・国際会議から多数の招待講演を受けた。
(1)蛋白質水和構造の特徴づけ。
(2)水和構造の動的性質と蛋白質ダイナミクスの相関。
(3)極低温解析と分子動力学計算で得られる水和構造の比較。
(4)水和構造の解析、データベース化、水和構造予測計算プログラムの構築。
(5)蛋白質のガラス性転移と水和構造の相関解析
(6)低温結晶構造解析用装置類の開発と構造解析への応用。

研究成果

• [文献書誌] Y Joti, M.Nakasako, A.Kidera, N.Go: "Nonlinear temperature dependence of crystal structure of lysozyme: Correlation between coordinate shifts and thermal factors"Acta Crystallographica SectionD. 58. 1421-1432 (2002)
• [文献書誌] J.Higo, M.Nakasako: "Hydration structure of human lysozyme investigated by molecular dynamics simulation and cryogenic X-ray crystal structure analyses"Journal of Computational Chemistry. 23. 1323-1336 (2002)
• [文献書誌] M.Nakasako: "Structural characteristics in protein hydration investigated by cryogenic X-ray crystal structure analyses"Journal of Biological Physics. 28. 129-137 (2002)
• [文献書誌] M.Nakasako, F.Tsuchiya, Y Arata: "Roles of hydration water molecules in molecular packing ofthe killer toxin in its crystalline state investigated by cryogenic X-ray crystallography"Biophysical Chemistry. 95. 211-225 (2002)
• [文献書誌] M.Nakasako, M.Sawano, M.Kawamoto: "An open-flow helium crystat for cryogenic X-ray diffraction experiments"Review of Scientific Instruments. 73. 1318-1320 (2002)
• [文献書誌] T.Motoyama, M.Nakasako, I.Yaniaguchi: "Crystallization of scytalone dehydratase F162A mutant in the unligated state and a preliminary X-ray diffraction study at 37 K"Acta Crystallographica SectionD. 58. 148-150 (2002)
• [文献書誌] 中迫雅由, 肥後順一: "蛋白質の水和構造"現代化学. No.374. 24-30 (2002)
• [文献書誌] 中迫雅由, 澤野成民, 河本正秀: "低温ヘリウムス吹き付け型結晶冷却装置の開発"放射光. 15. 163-166 (2002)