複合的シミュレーション手法を用いた酵素機能の理論予測

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19750021
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 石田 豊和 独立行政法人産業技術総合研究所, 計算科学研究部門, 研究員 (70443166)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 酵素反応 / 生体化学反応論 / 電子状態 / 分子動力学 / QM / MM計算

研究概要

近年の計算機資源の飛躍的な性能向上と理論計算手法の新たな展開に伴って、タンパク質の立体構造を露に考慮した生体分子の理論計算は現実的な研究課題となった。中でも化学反応の究極のターゲットとして、酵素反応の理論計算は重要な研究課題となっている。本課題では、非経験的電子状態計算と経験的分子力場関数を組合せたQM/MM法を開発、応用する事で、酵素活性の触媒原理を原子レベルで明らかにする研究を実行した。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of Point Mutation on Enzymatic Activity: Correlation between Protein Electronic Structure and Motion in Chorismate Mutase Reaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyokazu Ishida
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society vol.132、no.20 ページ: 7104-7118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational Model ing of Carbohydrate-Recognition Process in E-Selectin Complex: Structural Mapp ing of Sialyl Lewis X onto Ab Initio QM /MM Free Energy Surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Toyokazu Ishida
  • 雑誌名: The Journal o f Physical Chemistry B vol.114、no.11 ページ: 3950-3964
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probing Protein Environment in an Enzymatic Process: All-Electron Quantum Chemical Analysis combined with ab initio Quantum Mechanical / Molecular Mechanical Modeling of Chorismate Mutase (2008)
  • 著者名/発表者名: Toyokazu Ishida
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics vol.129、no.12 ページ: 125105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Toward Accurate Modeling of Enzymatic Reactions: All Electron Quantum Chemical Analysis combined with QM/MM Calculation of Chorismate Mutase (2008)
  • 著者名/発表者名: Toyokazu Ishida
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings: SELECTED PAPERS FROM ICNAAM 2007 AND ICCMSE 2007 vol.1046 ページ: 40734
  • 査読あり
• [学会発表] 糖タンパク質の糖鎖認識機構の分子モデリング (2010)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: 第90回日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] 複合モデリング計算によるタンパク質機能の理論解析:タンパク質分解酵素を例として (2009)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2009-10-24
• [学会発表] ODCaseの酵素触媒機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] 糖タンパク質の糖鎖認識機構の分子モデリング (2009)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: 第12回理論化学討論会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2009-05-29
• [学会発表] 階層的計算手法を用いたセレクチンの糖鎖認識機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学年会
  • 発表場所: 熊本全日空ホテル
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] Probing Protein Environment in Enzymatic Process based on Hybrid Computational Modeling: Case Study of Chorismate Mutase Catalysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyokazu Ishida
  • 学会等名: BIT's 2nd Annual Protein and Peptide Conference (PepCon 2009)
  • 発表場所: Seoul, South Korea
  • 年月日: 2009-04-03
• [学会発表] Computational Modeling of Carbohydrate Recognition Process in Selectins (2008)
  • 著者名/発表者名: Toyokazu Ishida
  • 学会等名: Computational Sciences Workshop 2008 (CSW2008)
  • 発表場所: エポカルつくば
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] 糖タンパク質-糖鎖複合体の階層的分子モデリング (2008)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 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: 2008-11-18
• [学会発表] 糖タンパク質セレクチンの糖鎖認識機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2008-09-26
• [学会発表] セレクチン-糖鎖複合体の構造解析:複合シミュレーションによるアプローチ (2008)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: 日本化学会第2回関東支部大会
  • 発表場所: 群馬大学桐生キャンパス
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] Theoretical Modeling of Ligand Recognition Process in Selectin Complex (2008)
  • 著者名/発表者名: Toyokazu Ishida
  • 学会等名: International Conference on Multi-scale Simulations of Biological and Soft Materials (MSBSM2008)
  • 発表場所: Akihabara Convention Hall 5B
  • 年月日: 2008-06-19
• [学会発表] 複合的モデリングを用いた酵素反応におけるタンパク質環境の解析:chorismate mutaseを例として (2008)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 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、東京
  • 年月日: 2008-06-10
• [学会発表] Hybrid Modeling Study of a Ligand Recognition Process in Selectin-Carbohydrate Complex (2008)
  • 著者名/発表者名: Toyokazu Ishida
  • 学会等名: 1st International Conference of The Grand Challenge to Next-Generation Integrated Nanoscience
  • 発表場所: 東京国際交流館, 日本科学未来館
  • 年月日: 2008-06-06
• [学会発表] Theoretical Perspectives on the Reaction Mechanism of Serine Proteases (2008)
  • 著者名/発表者名: Toyokazu Ishida
  • 学会等名: BIT's 1st Annual Protein and Peptide Conference (PepCon 2008)
  • 発表場所: Shenzhen, China
  • 年月日: 2008-04-22
• [学会発表] Toward Accurate Mo deling of Enzymatic Reactions: All Elec tron Quantum Chemical Analysis combined with QM/MM Calculation of Chorismate M utase (2007)
  • 著者名/発表者名: Toyokazu Ishida
  • 学会等名: International Conference of Co mputational Methods in Sciences and Eng ineering 2007 (ICCMSE 2007)
  • 発表場所: Corfu、Greece
  • 年月日: 2007-09-26
• [学会発表] タンパク質-糖鎖認識機構の分子モデリング (2007)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: 第1回分子科学討論会2007
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2007-09-19
• [学会発表] 酵素反応の詳細な理解に向けて:QM/MM+全電子計算によるタンパク質環境の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 石田豊和
  • 学会等名: 第10回理論化学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学野依記念学術交流館
  • 年月日: 2007-05-16
• [図書] Modeling Protein Environment in an Enzymatic Catalysis: A Case Study of the Chorismate Mutase Reaction"、Book chapter in "The Fragment Molecular Orbital Method: Practical Applications to Large Molecular Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyokazu Ishida
  • 総ページ数: 245-268
  • 出版者: Taylor & Francis group