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2017 年度 実績報告書

プロスタグランジン合成酵素の機能と反応に関する計算科学的解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K05411
研究機関茨城大学

研究代表者

森 聖治  茨城大学, 理学部, 教授 (50332549)

研究分担者 海野 昌喜  茨城大学, 理工学研究科, 教授 (10359549)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード量子化学計算 / QM/MM法 / プロスタグランジン合成酵素 / 反応機構
研究実績の概要

研究期間内、生化学的および医学的にたいへん重要であるプロスタグランジン合成酵素の反応メカニズムについて、計算科学的な検討を行った。
(1)シクロオキシゲナーゼ触媒の反応:シクロオキシゲナーゼによる、アラキドン酸からプロスタグランジンH2生合成反応に関して、基質のアラキドン酸との複合体のMDシミュレーション(AMBER力場を使用)、基質のプロトン引き抜きにおける立体選択性(13位のpro-S水素のみ引き抜く)およびアラキドン酸のα鎖およびω鎖の配座の影響、プロトン引き抜き後のアラキドン酸の位置選択的酸素添加反応のQM/MM法計算を行い、成果を投稿に向けて準備中である。QM/MM計算においては、酵素を構成するアミノ酸残基の静電的影響を取り入れたONIOM-EE法を用いた。
(2)リポカリン型プロスタグランジンD2生合成反応およびプロスタグランジンF2生合成反応について、基質であるプロスタグランジンH2および酵素を含めたQM/MM計算を現在も検討中である。いずれも、NMRスペクトルおよびX線結晶構造解析に基づいた立体構造を用いた。基質のエンドペルオキシド酸素にチオラートイオンが求核攻撃した遷移状態など、いくつかの遷移状態が求まった。リポカリン型プロスタグランジンD2合成酵素に関するQM/MM計算に関して、QM領域に、システインと水素結合するセリンなどのアミノ酸残基側鎖を取り入れることが必須であることが明らかになった。酵素を構成するアミノ酸残基の静電的影響を取り入れた構造最適化計算を現在行っている。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] チェンマイ大学/カセサート大学(タイ)

    • 国名
      タイ
    • 外国機関名
      チェンマイ大学/カセサート大学
  • [雑誌論文] QM/MM Investigation for Protonation States in a Bilin Reductase PcyA-Biliverdin IXalpha Complex2018

    • 著者名/発表者名
      Eri Iijima, Matthew Paul Gleeson, Masaki Unno, Seiji Mori
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1002/cphc.201800031

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 酵素反応機構解析における量子化学の役割-シトクロムP450およびプロスタグランジン合成酵素を例に-2018

    • 著者名/発表者名
      森 聖治
    • 学会等名
      生物学・光源・物性研究者による量子生物学勉強会
    • 招待講演
  • [学会発表] Computational Studies of Biosyntheses of Prostaglandins and Related Signaling Compounds2017

    • 著者名/発表者名
      Seiji Mori
    • 学会等名
      6th Georgian Bay International Conference on Bioinorganic Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural QM/MM Investigation of Bilin Reductase PcyA-substrate complex2017

    • 著者名/発表者名
      Eri Iijima, M. Paul Gleeson, Masaki Unno, Seiji Mori
    • 学会等名
      2nd International Symposium of Quantum Beam Science at Ibaraki University
    • 国際学会
  • [学会発表] QM/MM法によるビリン還元酵素基質複合体の構造に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      飯島 愛璃,Gleeson Paul,海野 昌喜,森 聖治
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会2017仙台
  • [備考] 理学部物理有機化学研究室

    • URL

      http://smori.sci.ibaraki.ac.jp

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公開日: 2018-12-17  

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