シミュレーションによる混合膜中の膜タンパク質間相互作用機構の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24700299
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体生命情報学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 宮下 尚之 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (20452162)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: ラフト / アミロイド前駆体タンパク質 / 膜タンパク質 / 粗視化モデル / レプリカ交換分子動力学法 / MDシミュレーション / 脂質分子 / コレステロール

研究概要

生体膜は細胞内外を隔てるインターフェースで、膜タンパク質や様々な脂質分子で作られている。また、コレステロールやスフィンゴ脂質などを多く含むナノ領域(ラフト)をつくる事が知られている。アルツハイマー病関連タンパク質であるアミロイド前駆体タンパク質(APP)の機能はこの生体膜環境に大きく影響をうける。そこで本研究では、粗視化モデルシミュレーションを用いて①膜タンパク質(APP)-脂質間相互作用について調べ、さらに②ラフト環境が膜タンパク質(APP)間相互作用に与える影響について調べた。その結果、ラフト中のコレステロールはAPPにまとわりつき、膜タンパク質（APP）の凝集を補助する事がわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Multidimensional Umbrella Sampling and Replica-Exchange Molecular Dynamics Simulations for Structure Prediction of Transmembrane Helix Dimers (2013)
  • 著者名/発表者名: Pai-Chi Li, Naoyuki Miyashita, Wonpil Im, Satoshi Ishido, Yuji Sugita
  • 雑誌名: Journal of Computational Chemistry 巻: Vol. 35, Issue 4 ページ: pp 300-308
  • 査読あり
• [学会発表] Simulation study of the interaction between between the transmembrane region of Amyloid precursor protein and Lipids (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,小串典子,杉田有治
  • 学会等名: 新学術領域研究「動的秩序と機能」第2回国際シンポジウム
  • 発表場所: 京都キャンパスプラザ京都
  • 年月日: 20140110-11
• [学会発表] コレステロールとAmyloid Precursor Protein (APP)の膜貫通部位との相互作用のシミュレーション研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,小串典子,杉田有治
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 20131203-06
• [学会発表] The Simulation Study of the Interaction between Transmembrane Region of Amyloid Precursor Protein and Choleserols (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,小串典子,杉田有治
  • 学会等名: 第4回AICS国際シンポジウム
  • 発表場所: 神戸計算科学研究機構(AICS)
  • 年月日: 20131202-03
• [学会発表] The Interaction Between Transmembrane Region of Amyloid Precursor Protein (APP) and Cholesterols (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,小串典子,杉田有治
  • 学会等名: ICMS2013 (3^<rd> International Confrence on Molecular Simulation)
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 20131118-20
• [学会発表] アミロイド前駆体タンパク質とコレステロールとの相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,小串典子,杉田有治
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 20131028-30
• [学会発表] 混合脂質(ラフト)の膜タンパク質の構造・ダイナミクスへの影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,小串典子,杉田有治
  • 学会等名: 平成25年度「京」を中核とするHPCIシステム利用研究課題中間報告会
  • 発表場所: 東京タイム24ビル
  • 年月日: 20131002-03
• [学会発表] アミロイド前駆体タンパク質(APP)の膜貫通領域とコレステロールとの相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,小串典子,杉田有治
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 20130925-28
• [学会発表] The Structure of Amyloid Precursor Protein In The Membrane and The Development of Replica-exchange Interface Program (REIN) (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,小串典子,杉田有治
  • 学会等名: Membrane Protein Folding (Biophysical Society)
  • 発表場所: Seoul, South Korea
  • 年月日: 20130519-22
• [学会発表] 混合脂質膜(ラフト)の膜タンパク質の構造・ダイナミクスへの影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之
  • 学会等名: 平成24年度「京」を中核とするHPCIシステム利用研究課題中間報告会
  • 発表場所: 東京イイノカンファレンスセンター
  • 年月日: 20130314-15
• [学会発表] Replica-exchange Interface program : REIN (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,李秀栄,杉田有治
  • 学会等名: 3^<rd> AICS International Symposium-Computer and Computational Science for exascale
  • 発表場所: 神戸AICS
  • 年月日: 20130228-0301
• [学会発表] Replica-exchange interface program : REIN (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之
  • 学会等名: 文部科学省委託事業「次世代生命体統合シミュレーションソフトウエア研究開発」
  • 発表場所: 東京大学武田ホール
  • 年月日: 20130110-11
• [学会発表] レプリカ交換分子動力学インターフェースプログラム (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,李秀栄,杉田有治
  • 学会等名: 「グランドチャレンジ・アプリケーションの研究開発」公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学山上会館
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] レプリカ交換インターフェース(REIN) (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,李秀栄,杉田有治
  • 学会等名: 第26回分子シミュレーション討論会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 20121126-28
• [学会発表] Replica-exchange interface program (REIN) (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,李秀栄,杉田有治
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] Replica-exchange Interface Program (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮下尚之,李秀栄,杉田有治
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120918-21
• [備考] ①研究報告用のtwitterサイト@nym_public
  • URL: http://twitter.com/nym_public
• [備考] ②成果の一つであるGRO2CHMのダウンロードサイト
  • URL: http://github.com/yukimya/GRO2CHM
• [備考] ③REINのダウンロードサイト, twitterでも紹介している。
  • URL: http://www.islim.org/islim-dl_j.htmlM-2REIN-K