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Theoretical study on the molecular mechanism of conformational transitions and catalysis in enzymes

酶构象转变与催化分子机制的理论研究

基本信息

批准号：
22H02035
负责人：
森俊文
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

酵素は反応の活性化エネルギー障壁を下げることで反応を促進・制御するが、同時に酵素の構造は溶液内で大きく揺らぎ、またその揺らぎが機能発現に重要であることが近年の実験から明らかになってきた。そのため、これまで広く行われてきた酵素の立体構造解析や速度論的解析に加え、どのように構造揺らぎや状態遷移が起きているかを理解することが、酵素反応の分子機構の解明に不可欠である。本研究では、分子動力学シミュレーションを基盤とした理論的アプローチにより、生体分子の動的構造特性を理解する理論的枠組みを構築すると同時に、酵素反応が進行する過程における酵素の構造ダイナミクスを明らかにすることを目指している。本年度は、実験で観測され興味を持たれている生体分子の遅い運動を分子シミュレーションのトラジェクトリに隠されている遅い構造・状態遷移と結びつけるための解析手法を開発した。また、その手法をプロリン異性化酵素Pin1の基質結合状態およびアポ状態に対して適用することで、トラジェクトリの中に隠れている遅い運動を見出し、それらの運動が酵素内でどのようなネットワークを通して離れた部位へ影響しているかを明らかにした。また、このような生体分子の状態遷移過程を理解するには、適切な反応座標を設定することが重要であるが、そのような反応座標を機械学習のアプローチを用いて決定する方法の開発を進めている。本年度は、モデル分子としてアラニンジペプチドの気相中での異性化反応に対してDNN法を活用した反応座標最適化法の開発を共同研究として行った。他にも共同研究として、有機合成反応の分子機構の解明に取り組むことで多様な反応経路の理論解析を進めているほか、生体分子に基質が結合することで構造と運動がどのように変わるかを解析中である。

The activity of enzymes is a barrier to the development of enzymes, and the structure of enzymes is important for the development of enzymes. The analysis of the three-dimensional structure of enzymes and the analysis of velocity theory are indispensable to the understanding of the molecular mechanism of enzyme reaction. This study aims at understanding the theoretical basis of molecular dynamics, the structural characteristics of biological molecules, the theoretical framework of molecular dynamics, and the process of enzyme reaction. This year, we have developed new analytical methods for the determination of molecular dynamics, molecular dynamics, and molecular dynamics. The substrate binding state and the loss state of the heteroenzyme Pin1 are applicable to the application of the method. The activity of the heteroenzyme Pin1 is detected in the middle of the reaction. The activity of the heteroenzyme Pin 1 is affected by the passage of the enzyme. The development of a method for understanding the state transition process of biological molecules is important for the determination of the state transition process. This year, we will conduct joint research on the development of inverse coordinate optimization method by using DNN method in the heterogeneous inverse coordinate optimization method. He has worked together to study the molecular mechanism of organic synthesis, molecular mechanism of organic synthesis and molecular mechanism of organic synthesis.

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Elucidating the Role of Dynamics During Enzyme Catalysis using Molecular Simulations

使用分子模拟阐明动力学在酶催化过程中的作用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Goryo Shion;Iwata Koichi;Toshifumi Mori
通讯作者：
Toshifumi Mori

Photoinduced Divergent Deaminative Borylation and Hydrodeamination of Primary Aromatic Amines

伯芳香胺的光致发散脱氨硼化和加氢脱氨

DOI：
10.1021/acs.orglett.2c01663
发表时间：
2022
期刊：
Organic Letters
影响因子：
5.2
作者：
Shiozuka Akira;Sekine Kohei;Toki Takumi;Kawashima Kyohei;Mori Toshifumi;Kuninobu Yoichiro
通讯作者：
Kuninobu Yoichiro

凝縮系反応の動的機構と反応座標の理論的解明

凝聚态反应动力学机理和反应坐标的理论阐明

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tasuku Nishizato;Kento Minamikawa;Haruki Hashimoto;Kazuaki Matsumoto;Masashi Arakawa;Takuya Horio;and Akira Terasaki;森俊文;橋本治暉，西里将，松本一陽，南川賢人，荒川雅，堀尾琢哉，寺嵜亨;森俊文
通讯作者：
森俊文

カセサート大学(タイ)

农业大学（泰国）