| 研究課題/領域番号 |
16K05518
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
冨樫 祐一 広島大学, 理学研究科, 特任准教授 (50456919)
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| 研究分担者 |
FLECHSIG HOLGER 広島大学, 理学研究科, 助教 (00758964)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | アロステリック制御 / 分子内情報伝達 / 構造機能相関 / 生体高分子 / タンパク質 / 粗視化分子動力学 / 進化的最適化 / 計算生物物理学 |
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| 研究実績の概要 |
アロステリック制御に不可欠な、構造変化を介した情報伝達を実現する設計原理を明らかにすることを目指し、解析的アプローチと構成的アプローチとの両面から研究を展開した。
解析的アプローチからは、本研究開始前に開発した、分子内での構造変化の伝播を粗視化モデルを用いて評価する手法（本年度初頭に論文出版済）を、実際のアロステリックタンパクに展開した。シミュレーションそのものは半自動化できており、また計算量も比較的小さいため、様々な分子で無差別にシミュレーションを行うことはできている。半面、現時点での問題点として、アロステリック制御に関わる部位の設定が手作業に頼っており、作業が遅れ気味であることが挙げられる。これについては、他の複数の公開データベースを用いて、引き続き自動化の方策を探っている。並行して、多数のリガンド結合部位の間でアロステリック制御を示すなど、特徴あるタンパク（酵素）分子について、構造歪み伝播の時系列（順序関係）を含めた検討を個別に進めている。
構成的アプローチでは、本研究開始前の予備実験で、２つの離れた部位間で構造変化を伝える（一方を閉じるともう一方も閉じる）ような弾性ネットワークモデルを進化的最適化により生成することに成功していた。本年度はこれを進め、応答様式の異なるネットワークモデルを生成することに成功し、構造や力学特性と応答との関係に踏み込んだ。通常の基準振動解析を用いた手法では評価しにくい、構造変化の時系列（順序関係）について、特に構造歪みの伝播する過程を可視化して議論を進めた。さらに、構造を部分的に破壊することにより、変異に対する頑健性の評価を行い、現実のタンパク分子と同様に、特定の箇所への局所的な変異により情報伝達が途絶する場合があることを示した。ここまでの成果をまとめ、論文１編を投稿・プレプリント公開した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
構成的アプローチによる研究については、すでに、当初の想定より内容を加えた形で論文投稿に至るなど、当初計画以上に進展している。一方で、解析的アプローチによる研究については、対象分子・部位決定のデータベースを用いた自動化にまだ困難があり、手作業に頼っていることもあって、やや遅れ気味である。全体としてはほぼ計画通りの進展となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
解析的アプローチによる研究を効率的に進めるため、活性部位のデータベースなど、公開データの選定・利用を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度、研究分担者が研究代表者と異なる機関に異動することなどに伴い、当初計画よりも必要経費（研究打合せ旅費など）の増加が予想される状況となった。これに対応すべく、本年度使用額の節減に努めた結果、研究分担者の消耗品費・雑費を当初計画より抑えることができたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
上記の通り、次年度に必要な費用が当初計画よりも増加すると予想されるため、次年度分とあわせて充てることにより、研究実施への影響を回避する。
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