2017 Fiscal Year Research-status Report
ベイズ推定水和構造を使った超精密小角Ｘ線散乱計算法の高速化
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16K00396
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
関 安孝 高知大学, 教育研究部医療学系医学教育部門, 教授 (30377220)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 成芳 宇部工業高等専門学校, 一般科, 准教授 (20623995)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 小角X線散乱 / タンパク質 / 天然変性タンパク質 / 分子動力学計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高濃度尿素存在下において変性したアポミオグロビンと，天然変性タンパク質の１つであるαシヌクレインに対して，精密small angle X-ray scattering (SAXS) 測定を実施した。SAXS測定は，兵庫県西播磨にある高輝度光科学研究センターのSAXS測定専用ビームライン（SPring-8 BL45XU）にて行った。また，鎖が解けた状態にある変性状態アポミオグロビンの構造を初期座標とした分子動力学計算を実行し，その座標（タンパク質分子と周りの水分子）の時系列データを用いて超精密SAXS計算を実行した。得られた超精密SAXSプロフィルを参照として，水和構造のモデリングを行った。その結果，変性状態アポミオグロビンのSAXSプロフィルに対する水和の寄与を明らかにした。現在，変性状態など解鎖状態タンパク質と天然状態にある球状タンパク質の統一的な水和モデルの構築を試みている。
一方，新たな鎖状分子モデリング法を開発した。この方法は，上記SAXSプロフィルと多次元核磁気共鳴（NMR）の残余双極子結合（RDC）に対する実験再現性を等価に扱うことが可能である。またこの方法は，実験再現性の高い構造集団を得る過程で部分集団を選択する必要がなく，極めて効率的に高い実験再現性をもつ構造集団を得ることが出来る。この方法を用いて，尿素変性状態アポミオグロビンとαシヌクレインの予測構造集団を生成した。この方法は，更なる精密な構造集団の生成を目指し，NMRの化学シフトデータに対応するように改良を実行している。今後これら構造集団を解析し，その物理化学的・構造化学的な意味を明らかにする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
溶液中の変異型αシヌクレインの安定性が低いため，SAXS測定が困難である。計画していた測定法では，会合した状態の散乱プロフィルが得られた。この点に関して，別のアプローチを計画する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は，変性状態にある解鎖状態タンパク質と天然状態にある球状タンパク質の統一的な水和モデルを構築する。具体的には，申請者が分子動力学計算から特定したタンパク質周りの水和サイトを参考に，３次元ガウス分布の電子密度を仮定する。このガウス分布の位置，ピーク電子密度及び分をパラメタとした水和モデルを採用する。解鎖タンパク質と球状タンパク質の両方のSAXS測定値を矛盾なく説明可能な，パラメタ群をベイズ指定する。
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| Causes of Carryover |
有効に使用できる残額ではないので使用しなかった。
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