蛋白質の遅い揺らぎを捉えるための粗視化モデル

用于捕获蛋白质缓慢波动的粗粒度模型

• 批准号: 14780506
• 负责人: 高野 光則
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Waseda University (2004)The University of Tokyo (2002-2003)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780506/
• 关键词: 蛋白質; 揺らぎ; 分子動力学シミュレーション; 粗視化モデル; 分子モーター; アクトミオシン; 構造機能相関; エネルギー変換; 分子機能; 動力学; シミュレーション; 計算機実験; 理論

これまでの研究で、Goモデルベースの粗視化モデルMD計算により蛋白質の遅い揺らぎをシミュレートし、結果の有効性・信頼性を検証してきた。そして、大幅な計算時間の軽減とともに高精度全原子モデルと同等の結果を得られることを示した(Nat.Comput)。本年度は、(1)これまで使:用してきたGoモデルの:Folding問題に対する応用(Chem.Phys)、そして、(2)モデルの拡張を行った。新たなモデルでは、結晶構造で頻繁にみられ、かつ遅い揺らぎ原因にもなる蛋白質の構造多型性を直接的に粗視化モデルに埋め込む工夫を行った。最も簡単な構造多型として、2つの構造が安定になる粗視化モデルを考案し、このモデルと従来のモデルとが質的な違いを見せるか否かを研究した。その結果、両者間には大きな相違は見られなかた。すなわち天然構造に本来的に備わったダイナミクスに既に構造多型問遷移の情報が埋め込まれていることが示唆された。換言すると、従来のGoタイプの粗視化モデルで蛋自質の構造多型間遷移のような遅い揺らぎも再現できる、ということである。この結果をふまえ、(3)応用として、昨年度来、研究を進めてきた分子モーター・アクトミオシン動作機構に関し、ミオシン側の構造多型間遷移が力発生の直接の原因とするレバーアーム仮説の可否を、Goタイプの粗視化モデルによるミオシンの揺らぎダイナミクス、および摂動に対する応答という観点から検証し、レバーアーム説を否定する結果が得られた。同様の手法で、DNA結合蛋白であるCRPのアロステリック制御機構について研究した(FEBSLett)。本研究の最終目標とした「遅い揺らぎ」とアロステリック構造変化および誘導適合との関わりについては、今後、これらの系の研究をさらに進展させた上で一定の答えに到達できると考える。

项目成果

John A.Rose: "A PNA-mediated whiplash PCR-based program for in vitro protein evolution"Preliminary Proceedings of the 8^<th> International Meeting on DNA Based Computers (M.Hagiya and A.Ohuchi Eds.). 5-18 (2002)

John A.Rose：“基于 PNA 介导的鞭打 PCR 的体外蛋白质进化程序”第 8 届基于 DNA 的计算机国际会议的初步会议记录（M.Hagiya 和 A.Ohuchi 编辑）。

Mitsunori Takano: "Helix-coil kinetics : Where all-atom simulations, Ising-based theories and experiments meet"Protein Science. (発表予定). (2003)

Mitsunori Takano：“螺旋线圈动力学：全原子模拟、基于伊辛的理论和实验的结合”《蛋白质科学》（2003 年）。

John A. Rose: "A PNA-mediated whiplash PCR-based program for in vitro protein evolution"Lecture Note in Computer Science. 2568. 47-60 (2003)

John A. Rose：“基于 PNA 介导的鞭打 PCR 程序，用于体外蛋白质进化”计算机科学讲义。

John A.Rose: "A DNA computing-based genetic program for in vitro protein evolution via constrained pseudo-module shuffling"Journal of Genetic Programming and Evolvable Machines. (7月号に発表予定). (2003)

John A.Rose：“通过约束伪模块改组实现体外蛋白质进化的基于 DNA 计算的遗传程序”《遗传编程和可进化机器杂志》（将于 2003 年 7 月号出版）。

Mitsunori Takano: "Investigating a link between all-atom model simulation and the Ising-based theory on the helix-coil transition : Non-stationary property"Journal of Chemical Physics. (発表予定). (2003)

Mitsunori Takano：“研究全原子模型模拟与基于伊辛的螺旋-螺旋转变理论之间的联系：非平稳性质”化学物理杂志（即将出版）。