DNAと蛋白質の結合解離過程における水の役割:シミュレーションによる解析

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DNA-蛋白質の結合解離過程における水和状態の変化とその結合への影響を明らかにするために、実験から得られているDNA-蛋白質複合体の構造を初期構造として、DNA-蛋白質間の距離を少しずつ変えた分子動力学シミュレーションを実行し、水和状態(水の分布、滞在時間、拡散係数、水素結合ネットワークの様子など)を解析した。その結果、蛋白質がDNAに接近する際、DNAの周囲の水和水の密度分布はほとんど影響を受けないが、配向分布は影響を受けやすいことがわかった。また、昨年度までに行った以下の研究内容を論文にまとめた(投稿中)。様々な塩基配列のDNAについて計算を行い、それらのDNAのコンフォメーションと水和状態について系統的に調査し、塩基配列の違いによって生じるDNAコンフォメーションの違いが、DNAの水和状態の違いと関係していることを明らかにした。硬い配列の大部分は、高い1ブリッジ(斜め向いの塩基対を1個の水分子で橋渡し)形成率をもつ。1ブリッジの代わりに2ブリッジ(2個の水分子で橋渡し)形成率が高いものも少し存在する。柔らかい配列は、いずれのブリッジも形成しにくい。中間の柔らかさをもつ配列は、どちらのブリッジ形成率についても中間的な値をとる。さらに、DNAと水和水のダイナミクスについでの原子レベルでの観察から、このような相関が現われる様子を捉えた。