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。

这项研究旨在使用原子水平的分子动力学计算分析ABC蛋白马克的能量地形，并以物理化学方式阐明发电机理。 ABC蛋白质马克通过改变与ATP结合和水解的构象来负责ABC转运蛋白的膜转运能力。在2008年实现了以下结果。1。为了阐明由于状态变化而导致的Malk响应机理（非平衡结构过渡），使用靶向分子动力学（TMD）技术在计算机上强迫Malk结构过渡。观察开放式开放的基本过程表明，在与底物结合位点不同的本地部位积累的挫败感在结构转移中起着重要作用。底物结合与该站点之间的相关性机制是未来的挑战。 2。在2008年，我们还开发了一种基于长期分子动力学计算结果来描述蛋白质能量地形的方法。主成分分析（PCA）是使用分子动力学计算结果查看蛋白质能量地形的有效方法。但是，PCA是仅使用原子波动的二阶累积物的分析，并且不包括高阶相关性，因此它不适合上述1。中的分析。因此，在2008年，我们开发了一种使用原子波动较高的累积剂分析蛋白质的能量地形的方法，并使用相对较小的蛋白质分子对其进行了验证。对马克的申请是未来的挑战。