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2015 年度 実績報告書

生体分子の構造遍歴ダイナミクスと機能発現の分子機構の理論的解明

研究課題

研究課題/領域番号 25288011
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)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード階層的動力学 / 構造変化 / 時計タンパク質 / 分子動力学
研究実績の概要

本研究では、多次元分光法・多時間相関関数のアイディアを一分子分光法に応用し、自由エネルギーなどの静的な解析では解明不可能かつ従来の実験結果の裏に隠された多様な構造揺らぎおよび変化を抽出する解析手法の確立を目指した。まず、構造揺らぎ・変化に関して、遅い変数を抽出する解析手法の開発を行った。今回開発した遅い変数、さらにその座標に沿って大きく変化・カップルする変数をを反応座標とし自由エネルギー面を描き、タンパク質の折れ畳み機構の解析した(Mori and Saito, J. Chem. Phys., 142, 135101 (7 pages) (2015).)。また、構造変化に関する三時間相関関数を求め、その二次元逆ラプラス変換により二次元寿命スペクトルを求めることにより、異なる時間スケールを持つ構造変化のカップリングがどのように時間変化するかを改正するための新しい手法の開発に成功し、リン酸転移酵素反応におけるドメインの構造変化に応用した(Ono, Takada, Saito, J. Chem. Phys., Special Topic on Multidimensional Spectroscopy, 142, 212404 (13 pages) (2015).)。この方法は理論計算に対する方法ではなく、時系列データがあれば実験データに対しても用いることができるものであり、イスラエルの実験研究者により実験データの解析に応用されている。また、機能発現に関する研究として、概日リズムを示すシアノバクテリアの時計タンパク質KaiCの局所的構造変化の解析を目的とし、実験研究を行っている秋山教授(分子研)らとともにATP加水分解反応の始状態に水が到達し難いこと等を明らかにした(Abe et al., Science, 349, 319-322 (2015).)。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Pacific Northwest National Laboratory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Pacific Northwest National Laboratory
  • [雑誌論文] Dynamic heterogeneity in the folding/unfolding transitions of FiP352015

    • 著者名/発表者名
      T. Mori and S. Saito
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 142 ページ: -

    • DOI

      10.1063/1.4916641

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Couplings between hierarchical conformational dynamics from multi-time correlation functions and two-dimensional lifetime spectra: Application to adenylate kinase2015

    • 著者名/発表者名
      J. Ono, S. Takada, and S. Saito
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 142 ページ: -

    • DOI

      10.1063/1.4914328

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Atomic-Scale Origins of Slowness in the Cyanobacterial Circadian Clock2015

    • 著者名/発表者名
      J. Abe, T. Hiyama, A. Mukaiyama, S. Son, T. Mori, S. Saito, M. Osako, J. Wolanin, E. Yamashita, T. Kondo, and S. Akiyama
    • 雑誌名

      Science

      巻: 349 ページ: 319-322

    • DOI

      10.1126/science.1261040

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ultrafast Dynamics of Liquid Water: Energy Relaxation and Transfer Processes of the OH Stretch and the HOH Bend2015

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

      J. Phys. Chem. B

      巻: 119 ページ: 11068-11078

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.5b02589

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Dynamic heterogeneity and the role of non-native contacts in the protein folding/unfolding transitions2016

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi Mori, Shinji Saito
    • 学会等名
      60th Annual Meeting of Biophysical Society,
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      2016-02-27 – 2016-03-02
  • [学会発表] Theoretical study of the dynamic heterogeneity in protein conformational dynamics2015

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi Mori, Shinji Saito
    • 学会等名
      PACIFICHEM 2015
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
  • [学会発表] 多時間相関関数および2次元寿命スペクトルによる階層的構造変化ダイナミクスの解析:アデニル酸キナーゼへの応用2015

    • 著者名/発表者名
      小野 純一,高田 彰二,斉藤 真司
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] タンパク質のフォールディング過程の動的多様性の理論的研究2015

    • 著者名/発表者名
      森俊文, 斉藤真司
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] Theoretical stuy of the dynamic protein folding/unfolding transition mechanisms2015

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi Mori, Shinji Saito
    • 学会等名
      第53回生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-15
  • [学会発表] Theoretical study of the dynamic heterogeneity in the protein folding/unfolding transitions2015

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi Mori, Shinji Saito
    • 学会等名
      10th European Biophysics Congress
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-07-18 – 2015-07-22
    • 国際学会
  • [学会発表] 多時間相関関数および2次元寿命スペクトルによる階層的構造変化ダイナミクスの解析:アデニル酸キナーゼへの応用2015

    • 著者名/発表者名
      小野 純一,高田 彰二,斉藤 真司
    • 学会等名
      第18回理論化学討論会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2015-05-20 – 2015-05-22
  • [学会発表] Hydrogen Bond Network Dynamics in Supercooled Water2015

    • 著者名/発表者名
      S. Saito
    • 学会等名
      International 6th THz-Bio Workshop 2015
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-04-09 – 2015-04-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 斉藤グループホームページ

    • URL

      http://dyna.ims.ac.jp/NewHP_Group/

  • [備考] 斉藤グループ研究紹介ページ

    • URL

      http://dyna.ims.ac.jp/NewHP_Group/research_Biological.html

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-01-27  

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