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2012 年度 実績報告書

生体分子の構造変化に伴う状態遷移ダイナミックスの解析手法の開発とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 23655020
研究機関分子科学研究所

研究代表者

斉藤 真司  分子科学研究所, 理論・計算分子科学研究領域, 教授 (70262847)

キーワードタンパク質 / カルシウム結合リゾチーム / unfolding経路 / 分子動力学シミュレーション / 構造変化 / Adenylate kinase / 粗視化シミュレーション
研究概要

Canine Milk Lysozyme(CML)はカルシウム結合リゾチームファミリーに属するタンパク質である。CMLは同じカルシウム結合リゾチームファミリーに属すα-lactalbumin(α-LA)と高い相同性をもつが、最近の実験により、CMLのunfolding経路はヤギα-LA(GLA)の経路とは異なることが明らかにされた。そこで、我々はCMLとGLAの分子動力学計算を行い、これらのタンパク質のunfolding経路の違いの起源を解析した。その結果、CMLはモルテングロビュル(MG)状態においても天然状態同様に安定な疎水コアをαドメインに形成しており、さらにC末側に天然状態には見られないヘリックスを形成することにより、αドメインの安定性を高めていることが明らかになった。一方、GLAにおいては、αドメインの疎水性コアはCMLのものよりも不安定で、MG状態においては壊れていることが明らかになった。今回の結果から、CMLとGLAの局所的な相互作用の有無がfold/unfold経路の違いを生み出していることが明らかになった。
Adenylate kinase(AK)は、ATPとAMPから2つのADPを合成する反応を触媒するリン酸基転移酵素であり、3つのドメインによって形成されている。最近の一分子蛍光共鳴エネルギー移動の実験結果から、基質が存在しない状態のAKにおいて複数の準安定中間状態が存在することが明らかにされた。そこで、我々はアミノ酸配列の特異性と局所的な柔軟性を導入した非格子型郷モデルに基づいたマイクロ秒オーダーの粗視化シミュレーションを実行し、変性状態と天然状態の間に複数の中間状態が存在することを確かめた。今後、多時間相関関数等を利用し、AKの自発的な立体構造変化に伴う状態間遷移の相関を解析する。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Frequency dependence of specific heat in supercooled liquid water and emergence of correlated dynamics2013

    • 著者名/発表者名
      S. Saito, I. Ohmine, B. Bagchi
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 138 ページ: 094503

    • DOI

      10.1063/1.4793555

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular origin of the difference in the HOH bend of the IR spectra between liquid water and ice2013

    • 著者名/発表者名
      S. Imoto, S. Xantheas, S. Saito
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 138 ページ: 054506

    • DOI

      10.1063/1.4789951

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical and experimental studies on vibrational energy relaxation of the CO stretching mode of acetone in alcohol solutions2013

    • 著者名/発表者名
      M. Higashi, S. Hirai, M. Banno, K. Ohta, S. Saito, K. Tominaga
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 117 ページ: 4723-4731

    • DOI

      10.1021/jp310621p

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiple Length and Time Scales of Dynamic Heterogeneities in Model Glass-Forming Liquids: A Systematic Analysis of Multi-Point and Multi-Time Correlations2013

    • 著者名/発表者名
      K. Kim, S. Saito
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 138 ページ: 12A506

    • DOI

      10.1063/1.4769256

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluctuations and Relaxation Dynamics of Liquid Water Revealed by Linear and Nonlinear Spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yagasaki, S. Saito
    • 雑誌名

      Annu. Rev. Phys. Chem.

      巻: 64 ページ: 55-75

    • DOI

      10.1146/annurev-physchem-040412-110150

    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamics of Liquid and Supercooled Water2012

    • 著者名/発表者名
      S. Saito
    • 学会等名
      Indo-Japan Bilateral Collaborative Seminar
    • 発表場所
      Hyderabad, India
    • 年月日
      20121121-20121122
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of liquid water: Energy relaxations and fluctuations2012

    • 著者名/発表者名
      S. Saito
    • 学会等名
      244th Amer. Chem. Soc. National Meeting & Exposition
    • 発表場所
      Philadelphia, USA
    • 年月日
      20120819-20120823
    • 招待講演
  • [図書] Solvation Dynamics of Vibrational State in Hydrogen-bonding Solvents Vibrational Frequency Fluctuation Studied by Three-Pulse Infrared Photon Echo Method in “Ultrafast Infrared Vibrational Spectroscopy”2013

    • 著者名/発表者名
      K. Ohta, J. Tayama, S. Saito, K. Tominaga
    • 総ページ数
      149-169
    • 出版者
      CRC press
  • [図書] 凝縮系の揺らぎ、緩和と分光法 (書名は、CSJカレントレビュー 08 巨大分子系の計算化学)2012

    • 著者名/発表者名
      斉藤真司
    • 総ページ数
      76-81
    • 出版者
      化学同人
  • [図書] 二次元赤外分光法の理論および水の分子間ダイナミックスの解析2012

    • 著者名/発表者名
      斉藤真司
    • 総ページ数
      22-30
    • 出版者
      日本赤外線学会誌
  • [備考] http://dyna.ims.ac.jp/shinji/NewHP_Group/

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公開日: 2014-07-24  

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