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分子シミュレーションで探るABCトランスポーターの膜輸送動力発生機構

通过分子模拟探索ABC转运蛋白的膜运输发电机制

基本信息

批准号：
19042005
负责人：
城地保昌
金额：
$ 4.1万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、原子レベルの分子動力学計算を用いてABC蛋白質MalKのエネルギー地形を解析し、その動力発生機構を物理化学的に解明することを目的とする。ABC蛋白質MalKは、ATPの結合・加水分解に伴い立体構造変化することでABCトランスポーターの膜輸送動力を担っている。平成20年度は次の成果を得た。1. 状態変化によるMalKの応答(非平衡構造転移)のメカニズムを明らかにするために、Targeted Molecular Dynamics(TMD)の手法を用いて、強制的にMalKの構造転移をコンピュータ上に実現した。open⇔semi-openの素過程を観察したところ、基質結合部位とは異なる局所部位に蓄積されたフラストレーションが、構造転移にとって重要な役割を果たしていることが明らかになった。基質結合とこの部位の相関メカニズム解明は、今後の課題である。2. 平成20年度は、長時間分子動力学計算結果から蛋白質のエネルギー地形を記述する方法論の開発も行った。分子動力学計算結果を用いて蛋白質のエネルギー地形を眺める有効な手段に主成分解析(PCA)がある。しかし、PCAは、原子揺らぎの2次のキュムラントのみを用いた解析であり、高次の相関を含まないため、上記1. の解析には向かない。そこで、平成20年度は、原子揺らぎの高次キュムラントを用いて蛋白質のエネルギー地形を解析する手法を開発し、比較的小さな蛋白質分子で検証を行った。MalKへの適用は、今後の課題である。

In this study, molecular dynamics calculations of atomic molecules were used to analyze the topography of ABC proteins and their kinetic mechanisms. ABC protein MalK plays an important role in ATP binding and hydrolysis, as well as in membrane transport dynamics. The results of the 20th year of Pingcheng were obtained. 1. The state of Malk's response (non-equilibrium structural shift) is reflected in the method of targeted molecular dynamics (TMD), and the structural shift of Malk is realized in the process. By observing the open semi-open elementary process, it is clear that there is an accumulation of factors at matrix bonding sites and different sites, and that important services in structural shifts have been achieved. Matrix binding, position correlation, future issues. 2. The development of methodology for describing protein production and topography was carried out in the 20th year of Heisei. Molecular dynamics calculations were performed using principal component analysis (PCA). The analysis of the second order of the atomic energy and the high order of the correlation include the following: 1. The analysis is reversed. In 2010, the high-level molecular identification of atomic particles was developed and compared with the molecular identification of small proteins by using the method of protein production and topography analysis. MalK

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Hydration affects both harmonic and anharmonic nature of protein dynamics

DOI：
10.1529/biophysj.107.128546
发表时间：
2008-09-15
期刊：
BIOPHYSICAL JOURNAL
影响因子：
3.4
作者：
Nakagawa, H.;Joti, Y.;Kataoka, M.
通讯作者：
Kataoka, M.

Hydration effect on low-frequency protein dynamics observed in simulated neutron scattering spectra

模拟中子散射谱中观察到的水合效应对低频蛋白质动力学的影响

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Biophys. J. 94
影响因子：
0
作者：
Y. Joti;H. Nakagawa;M. Kataoka;A. Kitao
通讯作者：
A. Kitao

非弾性散乱の生物への応用について

非弹性散射在生物体中的应用

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
日本結晶学会誌 50
影响因子：
0
作者：
城地保昌;中迫雅由;難波啓一
通讯作者：
難波啓一

Non-Gaussian behavior of elasticincoherent neutron scattering profiles of proteins studied by molecular dynamics simulation

分子动力学模拟研究蛋白质弹性非相干中子散射剖面的非高斯行为

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Phys. Rev. E Vol.75
影响因子：
0
作者：
Atsusi Tokuhisa;Yasumasa Joti;Hiroshi Nakagawa;Akio Kitao;Kaoru Shibata Mikio Kataoka
通讯作者：
Kaoru Shibata Mikio Kataoka

分子シミュレーションと中性子散乱で探る蛋白質ダイナミクスの水和依存性

使用分子模拟和中子散射研究蛋白质动力学的水合依赖性