蛋白質が主導する膜形態変化の分子シミュレーション研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19370069
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高田 彰二 京都大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (60304086)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: ベシクル融合 / ベシクル発芽 / ラフト / 粗視化モデル / シミュレーション

研究概要

細胞融合、分裂などの生体膜形態変化は関連蛋白質によって引き起こされる。蛋白質-生体膜複合体の粗視化分子シミュレーションモデルを構築し、それによって膜形態変化過程を調べることが本研究の目的である。蛋白質には多谷モデル、脂質膜には野口モデルを用い、さらに蛋白質-脂質間相互作用には排除体積と疎水性相互作用を考慮に入れた。このモデルによって、ベシクル形成、ベシクル融合、2成分膜ベシクルの相分離、ベシクル出芽などをシミュレーションし、分子機構を調べた。

研究成果

• [雑誌論文] Paddling mechanism for the substrate translocation by AAA+ motor revealed by multiscale molecular simulations (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuyasu Koga、Tomoshi Kameda、Kei-ichi Okazaki、Shoji Takada
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences USA Vol.106 ページ: 18237-18242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Folding energy landscape and network dynamics of small globular proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Naoto Hori、George Chikenji、R. Stephen Berry、Shoji Takada
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences USA Vol.106 ページ: 73-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic energy landscape view of coupled binding and protein conformational change: Induced-fit versus population-shift mechanisms (2008)
  • 著者名/発表者名: Kei-ichi Okazaki、Shoji Takada
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences USA Vol.105 ページ: 11182-11187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetry in membrane protein sequence and structure: Glycine outside rule (2008)
  • 著者名/発表者名: Wenzhen Jin、Shoji Takada
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology Vol.377 ページ: 74-82
  • 査読あり
• [学会発表] FUNCTIONALLY ROTATING MECHANISM OF A MULTIDRUG TRANSPORTER STUDIED BY COARSE-GRAINED SIMULATION (2010)
  • 著者名/発表者名: Xin-Qiu Yao, Hiroo Kenzaki, Shoji Takada
  • 学会等名: Biophysical Society 54th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco(USA)
  • 年月日: 20100220-20100224
• [学会発表] BIOMOLECULAR COARSE-GRAINED SIMULATION PROGRAM CAFEMOL (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroo Kenzaki、Nobuyasu Koga、Shinji Fujiwara、Shoji Takada
  • 学会等名: Biophysical Society 54th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco(USA)
  • 年月日: 20100220-20100224
• [学会発表] Membrane morphology dynamics induced by proteins: Coarse-grained molecular simulationsタンパク質によって誘起される膜形態ダイナミクス:粗視化分子シミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤原慎司、高田彰二
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティとくしま(徳島市)
  • 年月日: 20091030-20091101
• [学会発表] Functionally rotating mechanism of a multidrug transporter studied by coarse-grained simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: Xin-Qiu Yao、Hiroo Kenzaki, Shoji Takada
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティとくしま(徳島市)
  • 年月日: 20091030-20091101
• [学会発表] 蛋白質の大振幅ゆらぎと機能の分子シミュレーション研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高田彰二
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティとくしま(徳島市)
  • 年月日: 20091030-20091101
• [学会発表] Working principle of biomolecular motors revealed by molecular dynamics simulations (2009)
  • 著者名/発表者名: Shoji Takada
  • 学会等名: The 238th American Chemical Society National Meeting
  • 発表場所: Washington D.C. (USA)
  • 年月日: 20090816-20090820
• [学会発表] Functionally rotating mechanism of a multidrug transporter studied by coarse-grained simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: Xin-Qiu Yao、Hiroo Kenzaki, Shoji Takada
  • 学会等名: 次世代生命体統合PJ分子スケールワークショップ「ペタフロップスコンピューティングに向けた生体高分子シミュレーションの最前線」
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所(東京都)
  • 年月日: 20090810-20090811
• [学会発表] CafeMol:生体分子粗視化シミュレーションプログラム (2009)
  • 著者名/発表者名: 検崎博生、古賀信康、藤原慎司、堀直人、金田亮、岡崎圭一、姚新秋、高田彰二
  • 学会等名: 次世代生命体統合PJ分子スケールワークショップ「ペタフロップスコンピューティングに向けた生体高分子シミュレーションの最前線」
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所(東京都)
  • 年月日: 20090810-20090811
• [学会発表] Biomolecular Coarse-Grained Simulation Program (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroo Kenzaki, Nobuyasu Koga, Shinji Fujiwara, Naoto Hori, Ryo Kanada, Kei-ichi Okazaki, Xin-Qiu Yao, Shoji Takada、CafeMol
  • 学会等名: RIKEN Joint Computational Science Workshop 2009
  • 発表場所: 理化学研究所(横浜市)
  • 年月日: 20090709-20090710
• [学会発表] Functionally rotating mechanism of a multidrug transporter studied by coarse-grained simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: Xin-Qiu Yao、Hiroo Kenzaki, Shoji Takada
  • 学会等名: International Symposium on "Reaction Dynamics of Many-Body Chemical Systems"
  • 発表場所: 京都ガーデンプレス(京都市)
  • 年月日: 20090622-20090624
• [学会発表] Working Principle of Biomolecular Motors Revealed by Molecular Dynamics Simulations (2009)
  • 著者名/発表者名: Shoji Takada
  • 学会等名: International Symposium on "Reaction Dynamics of Many-Body Chemical Systems"
  • 発表場所: 京都ガーデンプレス(京都市)
  • 年月日: 20090622-20090624
• [学会発表] 計算機実験による生体分子モーターの作動原理探求 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高田彰二
  • 学会等名: 自然科学研究機構スーパーコンピューターワークショップ2009
  • 発表場所: 自然科学研究機構岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 20090120-20090121
• [学会発表] 巨大生体分子複合系のマルチスケールシミュレーションに向けて (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田彰二
  • 学会等名: バイオスーパーコンピューティング・シンポジウム(BSCS)
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 20081225-20081226
• [学会発表] 膜融合を引き起こすウイルスタンパク質の大規模構造変化のシミュレーション研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤原慎司、高田彰二
  • 学会等名: 第46回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20081203-20081205
• [学会発表] 結合による構造変化と生体分子システムの作動原理 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡崎圭一、高田彰二
  • 学会等名: 第46回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20081203-20081205
• [学会発表] 構造変化とリガンド結合の共役メカニズム:induced-fit vs population-shift (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡崎圭一、高田彰二
  • 学会等名: 第22回分子シミュレーション討論会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 20081117-20081119
• [学会発表] Working principle of biomolecular motors revealed by multi-scale simulations (2008)
  • 著者名/発表者名: Shoji Takada
  • 学会等名: The 235th American Chemical Society National Meeting
  • 発表場所: New Orleans
  • 年月日: 20080408-20080411
• [学会発表] 計算機実験による生体分子モーターの作動原理探求 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田彰二
  • 学会等名: 産業総合研究所生命情報工学研究センター研究報告シンポジウム
  • 発表場所: 産業総合研究所生命情報工学研究センター
  • 年月日: 2008-11-07
• [学会発表] 構造変化シミュレーションからの生体分子機械の作動原理探求 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田彰二
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー「蛋白質の構造変化の仕組みを探る」
  • 発表場所: 大阪大学蛋白質研究所(吹田)
  • 年月日: 2008-03-03
• [学会発表] 粗視化モデルによるタンパク質の構造変化とリガンド結合の共役メカニズムの解明:分子モーターへの応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡崎圭一, 高田彰二
  • 学会等名: 第45回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 横浜パシフィコ
  • 年月日: 20071221-20071223
• [学会発表] Asymmetry in membrane protein sequence and structure: Glycine outside rule (2007)
  • 著者名/発表者名: Wenzhen Jin、Shoji Takada
  • 学会等名: 第45回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 横浜パシフィコ
  • 年月日: 20071221-20071223
• [学会発表] 計算機実験による生体分子システムの作動原理探求 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高田彰二
  • 学会等名: 第1回論理薬研究会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 20071205-20071206
• [学会発表] Working principle of molecular motors revealed by molecular simulations (2007)
  • 著者名/発表者名: Shoji Takada
  • 学会等名: WORKSHOP ON COMPUTATIONAL BIOPHYSICS
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 20071120-20071121
• [学会発表] The working principle of biomolecular machines revealed by molecular simulations (2007)
  • 著者名/発表者名: Shoji Takada
  • 学会等名: The 10th Asia Pacific Physical Conference
  • 発表場所: Pohang, Korea
  • 年月日: 20070821-20070824
• [学会発表] タンパク質の構造変化とligand結合との共役の仕方: ligand結合の効果を取り入れたMultiple-basin energy landscape modelによるシミュレーション (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡崎圭一、高田彰二
  • 学会等名: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 20070524-20070526
• [学会発表] 膜蛋白質のアミノ酸分布の非対称性について (2007)
  • 著者名/発表者名: 金文珍、高田彰二
  • 学会等名: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 20070524-20070526