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2008 年度 実績報告書

分子シミュレーションで探るABCトランスポーターの膜輸送動力発生機構

研究課題

研究課題/領域番号 19042005
研究機関東京大学

研究代表者

城地 保昌  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教 (30360415)

研究分担者 北尾 彰朗  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 准教授 (30252422)
キーワード生物物理 / ABC蛋白質 / 立体構造ダイナミクス / 分子シミュレーション / エネルギー地形
研究概要

本研究は、原子レベルの分子動力学計算を用いてABC蛋白質MalKのエネルギー地形を解析し、その動力発生機構を物理化学的に解明することを目的とする。ABC蛋白質MalKは、ATPの結合・加水分解に伴い立体構造変化することでABCトランスポーターの膜輸送動力を担っている。平成20年度は次の成果を得た。
1. 状態変化によるMalKの応答(非平衡構造転移)のメカニズムを明らかにするために、Targeted Molecular Dynamics(TMD)の手法を用いて、強制的にMalKの構造転移をコンピュータ上に実現した。open⇔semi-openの素過程を観察したところ、基質結合部位とは異なる局所部位に蓄積されたフラストレーションが、構造転移にとって重要な役割を果たしていることが明らかになった。基質結合とこの部位の相関メカニズム解明は、今後の課題である。
2. 平成20年度は、長時間分子動力学計算結果から蛋白質のエネルギー地形を記述する方法論の開発も行った。分子動力学計算結果を用いて蛋白質のエネルギー地形を眺める有効な手段に主成分解析(PCA)がある。しかし、PCAは、原子揺らぎの2次のキュムラントのみを用いた解析であり、高次の相関を含まないため、上記1. の解析には向かない。そこで、平成20年度は、原子揺らぎの高次キュムラントを用いて蛋白質のエネルギー地形を解析する手法を開発し、比較的小さな蛋白質分子で検証を行った。MalKへの適用は、今後の課題である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Hydration effects on lowfrequency protein dynamics observed in simulated neutron scattering snectra2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Joti, et.al.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal 94

      ページ: 4435-4443

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydration affects both harmonic and anharmonic nature of protein dynamics2008

    • 著者名/発表者名
      H. Nakagawa, et.al.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal 95

      ページ: 2916-2923

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分子シミュレーションと中性子散乱で探る蛋白質ダイナミクスの水和依存性2008

    • 著者名/発表者名
      城地保昌
    • 雑誌名

      日本生物物理学会誌「生物物理」 48

      ページ: 342-344

    • 査読あり
  • [学会発表] 分子動力学計算と溶液散乱の組み合わせで探る蛋白質の立体構造変化2009

    • 著者名/発表者名
      城地保昌、他
    • 学会等名
      次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発第3回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2009-03-05
  • [学会発表] 同時ブロック対角化に基づく非線形相関モードの抽出2009

    • 著者名/発表者名
      桜庭俊、他
    • 学会等名
      計算科学研究センターワークショップ「次世代理論化学の新展開と超並列計算への挑戦
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2009-01-19
  • [学会発表] 分子シミュレーションと溶液散乱で探る蛋白質の立体構造変化2008

    • 著者名/発表者名
      城地保昌、他
    • 学会等名
      第46回生物物理学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2008-12-05
  • [学会発表] 分子シミュレーションと溶液散乱で探る蛋白質の立体構造変化2008

    • 著者名/発表者名
      城地保昌、他
    • 学会等名
      第8回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2008-06-10
  • [学会発表] Molecular simulation study to examine the possibility of detecting protein conformational motions by coherent neutron scattering2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Joti, et.al.
    • 学会等名
      The 1st International Conference of the Grand Challenge to NextGeneration Integrated Nanoscience
    • 発表場所
      国際研究交流大学村
    • 年月日
      2008-06-05

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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