2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25291034
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
林 重彦 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70402758)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ハイブリッド QM/MM 法 / 分子動力学シミュレーション / 酵素 / モータータンパク質 / アロステリック効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は QM/MM RWFE-SCF 法と MD 法を用いて、Ras-GAP GTPase タンパク質複合体の変異体の反応性解析、F1-ATPase のヌクレオチド加水分解反応の触媒活性におけるアロステリック効果の解析、及び QM/MM RWFE-SCF 法における QM-MM 相互作用の改良とそれを用いたリゾチームの pKa 計算を行った。以下にそれぞれの詳細を述べる。
Ras-GAP 変異体の GTP 加水分解反応の分子機構 昨年度までの天然タンパク質の計算で得られた反応始状態、遷移状態、及び終状態の構造を出発点として、腫瘍形成に関わっていると考えられている Leu902 の二つの変異体に対して、自由エネルギー構造最適化計算及び反応活性化自由エネルギー計算を行った。その結果、天然タンパク質で見られている活性部位からの顕著な水分子の移動が変調し、反応活性化エネルギーも増加することを明らかにした。
F1-ATPase の ATP 加水分解反応に対するアロステリック効果の分子機構 前年度に引き続き QM/MM RWFE-SCF 法を用いてリン酸結合部位でのリン酸脱離状態における ATP 加水分解反応の始状態の自由エネルギー構造最適化を行った。更に、リン酸結合部位にリン酸が結合している状態に対しても QM/MM RWFE-SCF 法を用いて ATP 加水分解反応の始状態の構造最適化を行った。構造最適化は以前収束していないものの、リン酸結合部位の結合状態の違いによって、大域的な構造変化が起こり、遠位の ATP 加水分解反応部位の構造に顕著な変調が起きることが観測されている。
QM/MM RWFE-SCF 法における QM-MM 相互作用の改良とそれを用いたリゾチームの pKa 計算 多極子相互作用を用いた QM-MM 間静電相互作用演算子の開発を行い、QM/MM 法及び MD プログラムパッケージに実装した。また、それを用いて、リゾチームの酸性残基の pKa の計算を行った。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Atomistic design of microbial opsin-based blue-shifted optogenetics tools2015
Author(s)
Hideaki E. Kato, Motoshi Kamiya, Seiya Sugo, Jumpei Ito, Reiya Taniguchi, Ayaka Orito, Kunio Hirata, Ayumu Inutsuka, Akihiro Yamanaka, Andres D. Maturana, Ryuichiro Ishitani, Yuki Sudo, Shigehiko Hayashi, and Osamu Nureki
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 6
Pages: 7177
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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