抗がん剤としてのα－ラクトアルブミンの理論的研究

α-乳清蛋白作为抗癌剂的理论研究

基本信息

批准号：
16J05827
负责人：
西澤宏晃
金额：
$ 1.33万
依托单位：
Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences (2018)Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences (2016-2017)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題で開発を行ってきた密度汎関数強束縛（DFTB）法を基とした，量子・古典混合計算手法をアミロイドβの1番目から16番目の残基（Aβ(1-16)）からなる分子とZnを含む系に対して適用した。Aβ繊維はアルツハイマー病の原因物質と考えられているが，CuやZnなどの金属イオンの存在下で，その凝集が促進されることが実験により知られている。この際，Aβ(1-16)分子のHisやTyrが金属イオンと結合すると考えられている。この系に対してDFTB法を用いることで実験結果のサポートができると考えられる。昨年度はシミュレーション中のスナップショットから得られた結果を解析したが，本年度は計算を進め統計的な解析を行った。その結果，古典MDでも示されたGlu，Aspの負に帯電した残基，さらにHis13がZnに多く接近した。一方，His6，His14やTyrはほとんど接近しないことが分かった。次に，His13が選択的にZnと接触した理由を解析するために，隣り合う残基の二面角を求めた。本シミュレーションの結果では隣接残基の側鎖はほとんどの場合で90度以上ずれていた。このことから，たとえば負の電荷を持つAsp7にZnが引き寄せられた場合，隣接するHis6の側鎖はAsp7の側鎖との立体反発により，Znと結合できないということが考えられる。一方，His13に関しては負電荷を持つGlu11との間にVal12を挟むために，Glu11が引き寄せたZnと結合できる確率が高くなると考えられる。このように，実験ではどのHisにZnが接近しているという詳細な情報は得られていなかったが，今回の結果によりHis13が選択的にZnと結合しているという予測を行うことができた。本手法は安価に量子効果を含んだシミュレーションを行うことができるため，多くの生体分子や材料に対して詳細な解析が可能になることが見込まれる。

本研究项目中开发的基于密度泛函紧密结合（DFTB）方法的混合量子/经典计算方法应用于淀粉样蛋白β（Aβ（1-16））的第1至16个残基。分子锌。 Aβ纤维被认为是阿尔茨海默病的致病因素，实验表明，铜和锌等金属离子的存在会促进它们的聚集。此时，Aβ(1-16) 分子的 His 和 Tyr 被认为与金属离子结合。认为该系统使用DFTB方法可以支持实验结果。去年我们分析了模拟过程中快照获得的结果，但今年我们进行了计算并进行了统计分析。结果，经典 MD 中也显示出带负电荷的 Glu 和 Asp 残基，以及 His13 更接近 Zn。另一方面，His6、His14 和 Tyr 被发现很难相互接近。接下来，为了分析His13选择性接触Zn的原因，我们测定了相邻残基的二面角。在该模拟的结果中，大多数情况下相邻残基的侧链偏移了90度以上。这表明，例如，当 Zn 被带负电的 Asp7 吸引时，由于与 Asp7 侧链的空间排斥，相邻的 His6 侧链无法与 Zn 结合。另一方面，对于His13，由于Val12被夹在带负电荷的Glu11之间，因此认为Glu11能够与被吸引的Zn结合的概率增加。这样，虽然实验中没有获得哪个His与Zn接近的详细信息，但我们可以根据目前的结果预测His13会选择性地与Zn结合。由于该方法可以以低成本执行包括量子效应的模拟，因此有望对许多生物分子和材料进行详细分析。