2015 Fiscal Year Annual Research Report
量子化学計算によるリボソームにおけるペプチド結合形成の反応機構の解明
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25330343
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| Research Institution | Hyogo Medical University |
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Principal Investigator |
福島 和明 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (00273730)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | リボソーム / ペプチド結合 / 反応機構 / 量子化学計算 / ONIOM法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、生体内の巨大な複合体であるリボソームにおけるペプチド結合形成反応の反応機構を量子化学計算を用いて検証することである。
申請者らは先行研究で、リボソームにおけるペプチド結合形成について、プロトンが移動しながら反応を触媒するプロトンシャトル機構を提案した（K. Fukushima et al., Bull. Chem. Soc. Jpn., 2012, 85, 1093）。平成25-26年度に申請者はこの機構について、以前よりも精密な量子化学計算（ONIOM(B3LYP/6-31G(d,p):Amber)を行い、この反応機構の活性化エネルギーを32.4 kcal/molと求めた。
平成27年度は、同じONIOM法を用いて、上記のプロトンシャトル機構とは異なる3種類の反応経路について量子化学計算を行った。計算した反応経路は、プロトンシャトル機構と異なる経路で水分子がプロトンを受け渡す段階的な機構、水分子によるプロトンの受け渡しを含む協奏的機構、水分子によるプロトンの受け渡しを含まない協奏的機構の3種類である。計算の結果、新たに見出したプロトンシャトル機構と異なる段階的機構の活性化エネルギーが29.1 kcal/molであり、他の反応機構よりも低いことを明らかにした。
リボソームにおけるペプチド結合形成反応の反応機構に関する従来の研究では、活性中心付近の小さな領域のみを対象とした小規模な量子化学計算を、ある特定の反応経路についてのみ計算したものが多かった。しかし、本研究では研究機関全体を通じて、酵素内の環境による立体的、電子的な影響を考慮したONIOM法による量子化学計算を、いくつかの反応経路について行い、各反応径路のエネルギーを直接比較することができた。この成果は、この反応の機構の解明に大きな寄与をするものと考えられる。
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Research Products
(1 results)
