1分子時系列情報に基づく生体分子の構造転移パスウェイの多重性・多型性解析

基于单分子时间序列信息的生物分子结构转变途径的多重性和多态性分析

• 批准号: 15014221
• 负责人: 小松崎 民樹
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kobe University
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15014221/
• 关键词: 生体分子ダイナミックス; 非線形時系列解析; カオス力学系; たんぱく質折れ畳み; 分子記憶; 1分子計測

ケンブリッジ大のDavid J.Walesらと共同で「ファネル型エネルギー地形は(非ファネル型エネルギー地形に比べて)どれくらいの少数自由度に縮約可能であろうか」ということを主成分解析とエネルギー停留点解析により調べた。その結果、ファネル型エネルギー地形では、非ファネル型に比べて、より少数自由度に縮約可能であること、ならびに、ファネル型では非ファネル型に比べて最安定構造近傍のエネルギー地形のトポロジーは"摂動の下"保存しやすい傾向があることを明らかにした。エネルギー地形上の凸凹(ruggedness)が存在することで、反応が加速される現象が理論・実験の両面から近年指摘されているが、その理論的な解釈は充分与えられていない。我々は純粋なRuggednessに起因するキネテックスの変化のみを抽出する単純なモデルを構築し、ガウス定常過程を仮定したmean first passage time解析よりruggednessの存在による蛋白質の折れ畳み過程の加速効果に対する物理的な解釈を与えた。その結果、窪みが存在することで始原系から窪みへ到達する過程は(窪みの深さがある程度の深さまで)反応は加速し、窪みから生成系へ至る過程は減速されること、前者で反応が加速するのは、窪んだ中間状態から始原系へ逆流することが抑制されるため実効的反応速度は増大するためであること、また、窪みは生成系よりにあるほうが始原系よりにあるよりも反応は加速されることなどを明らかにした。このほか、蛋白質ダイナミックスの主成分空間の多重エルゴード性や溶媒自由度の動的効果に関する研究を行った。研究成果に関しては、国際会議4件(うち、2件は招待講演)および日本蛋白質科学会、日本物理学会、分子構造総合討論会などで発表し、学術雑誌Adv.Chem.Phys.の編集と総説執筆を行った(2004年度以内に出版される予定)。

ケ ン ブ リ ッ ジ big の David j. ales ら と で together "フ ァ ネ ル type エ ネ ル ギ ー terrain は (not フ ァ ネ ル type エ ネ ル ギ に ー terrain than べ て) ど れ く ら い の a few degrees of freedom に contraction may で あ ろ う か" と い う こ と を principal component analytical と エ ネ ル ギ ー stop parsing に よ り adjustable べ た. Type そ の results, フ ァ ネ ル エ ネ ル ギ ー terrain で は, non フ ァ ネ ル type に than べ て, よ り a few degrees of freedom に contraction may で あ る こ と, な ら び に, フ ァ ネ ル type で は non フ ァ ネ ル type に than べ て most stable structure nearly alongside の エ ネ ル ギ ー terrain の ト ポ ロ ジ ー は ", "under dynamic の save し や す い tendency が あ る こ と を Ming ら か に し た. エ ネ ル ギ ー terrain の convex concave (ruggedness) が す る こ と で, anti 応 が accelerate さ れ る phenomenon が theory, be 験 の struck surface か ら criticism in recent years さ れ て い る が, そ な の theory solution 釈 は fully with え ら れ て い な い. Cause I 々 は pure 粋 な Ruggedness に す る キ ネ テ ッ ク ス の variations change の み を spare す る 単 pure な モ デ ル を constructing し, ガ ウ ス stationary process を 仮 set し た mean first passage Time resolution よ り ruggedness の is に よ の る protein folding れ 畳 の み process accelerated unseen fruit に す seaborne る な solution of physical 釈 を and え た. そ の then, boom み が exist す る こ と で original line か ら depression み へ reach す は る process (hollow み の deep さ が あ る degree の deep さ ま で) against 応 は accelerate し, hollow み か ら generated へ to る は deceleration さ れ る こ と, the former で 応 が accelerate す る の は, hollow ん だ intermediate state か ら original line へ countercurrent す る こ と が inhibit さ れ る た め be anti 応 sharper Speed は raised large す る た め で あ る こ と, ま た, hollow み は generating system よ り に あ る ほ う が original line よ り に あ る よ り も anti 応 は accelerate さ れ る こ と な ど を Ming ら か に し た. こ の ほ か, protein ダ イ ナ ミ ッ ク ス の principal component space の multiple エ ル ゴ ー ド sex や solvent degrees of freedom の moving services fruit に masato す る を line っ た. Research に masato し て は, international conference on 4 pieces (う ち, 2 pieces は entertaining speech) お よ び protein science of Japan, Japan institute of physics, molecular structure 総 workshop な ど で 発 table し, academic 雑 Adv. Chem. Phys. の compiling と 総 said pen line を っ た (2004 annual に さ れ る to decide).

项目成果

Yasuhiro Matsunaga: "Protein Folding Dynamics : Ergodic Behavior in Principal Component Space"AIP conference series for Slow Dynamics in Complex Systems. (発表予定). 2 (2004)

Yasuhiro Matsunaga：“蛋白质折叠动力学：主成分空间中的遍历行为”AIP 复杂系统慢动力学会议系列（即将发表）。

Yasuhiro Matsunaga: "Hierarchical Regularity in Multi-Basin Dynamics on Protein Landscapes"AIP conference series for Slow Dynamics in Complex Systems. (発表予定). 4 (2004)

Yasuhiro Matsunaga：“蛋白质景观多盆地动力学的层次规律”AIP 复杂系统慢动力学会议系列（待发表）。

Tamiki Komatsuzaki: ""Regularity in Chaotic Transitions of Two- and Multi-Basin Energy Landscapes" Advances in Chemical Physics"John Wiley & Sons.Inc.(発表予定、当該研究代表者ら編集)(未定). (2004)

Tamiki Komatsuzaki：““两盆地和多盆地能源景观的混沌转变的规律”化学物理学进展”John Wiley & Sons.Inc.（预定出版，由首席研究员编辑）（待定）。

Kyoko Hoshino: "A Coarse-Graining of Energy Landscapes of Proteins -Structural Stability of the Most Stable States-"AIP conference series for Slow Dynamics in Complexs. (発表予定). 2 (2004)

Kyoko Hoshino：“蛋白质能量景观的粗粒度 - 最稳定状态的结构稳定性 -”AIP 复合物慢动力学会议系列 2（即将发表）。