RNA立体構造計算の新しい手法の開発

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RNA立体構造計算の応用として,ハンマーヘッドリボザイムの切断活性のメカニズムの解析を分子動力学計算によって行った.ハンマーヘッドリボザイムについては,数種類の結晶構造が解明されており,またNMRにおいても様々な研究が行われているにもかかわらず,活性をもつコンホメーション,あるいは反応メカニズムはよくわかっていない.最近,ある結晶中において反応が進むことが示され,その結晶中の構造が解析された.本研究では,この結晶構造を出発構造として,AMBER Ver.4.1を用いて1nsの分子動力学計算を行った.計算は,Na^<2+>,Mg^<2+>,OH^-および水存在化で行った.その結果,2段階の局所的コンホメーション変化を経て,反応が起こるとされるインライン構造が得られた.まず,反応部位周辺で塩基対の組み替えがおこり,反応部位に空間ができた.次に,反応部位のリン酸基が移動し,その結果,切断される結合を形成する酸素原子,切断部位のリン原子,および新しい結合を形成する酸素原子のなす角が120度以上となった.このコンホメーションから,量子力学的過程を経てインラインメカニズムによる化学反応が進むと考えられる.古典的力場に基づく分子動力学計算によってはその過程を再現することは不可能であり,今回の計算ではその手法で到達できる最終点に至ったと推定できる.この結果は,分子動力学計算の有用性を改めて示すものとしても極めて重要である.