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好熱及び好冷菌酵素を題材とした蛋白質の揺らぎと機能に関する理論的研究

基于嗜热嗜冷酶的蛋白质波动与功能理论研究

基本信息

批准号：
08J01123
负责人：
小杉貴洋
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J01123/
关键词：
酵素揺らぎ化学反応温度依存性分子動力学法 α-Amylase 自由エネルギー QM MM法

项目摘要

昨年度に引き続き酵素活性の示適温度が異なる二種類のアミラーゼタンパク質(AHA:低温活性、PPA:常温活性)をモデルとし、酵素活性おけるタンパク質の揺らぎの効果を分子論的に明らかにすることを目指し研究を行った。本年度は、特にタンパク質の熱揺らぎを考慮した新規のQM/MM自由エネルギー法の改良を行った。QM/MM自由エネルギー法でこれまで一般的であったクラスター系での計算ではなく、長距離の静電相互作用をより正確に計算するEwald法を導入した。また、これまでわずかなサンプルから計算されてきた平均ポテンシャルに必要なサンプル数に対する評価も行った。これらにより、QM/MM計算とサンプリングのためのMD計算が完全に分離され、精度の良い計算が可能となった。さらに、hessian計算の導入も行い、この計算法での遷移状態の探索を可能にした。これにより、構造最適化だけでなく新しいQM/MM計算での化学反応の計算が可能となった。また、酵素反応機構の解析についても二つの酵素反応の違いについて新たな知見を得ることに成功した。AHAもPPAもともにα-1,4グルコシド結合の解離と水の付加の二段階の加水分解反応により起こると考えられている。一段階目の反応が終わり二段階目の反応が起こるには水が解離した結合の間に入る必要があるが、これをWeighted Histogram Analysis Method(WHAM)により求めた。そして、この段階が化学反応に特に重要な役割を果たしていることを突き止めた。さらに、昨年度のエントロピー計算の信頼性を高めるためにより長時間のシミュレーションを行い、その評価を行い結果のまとめを行っている。

In the past year, two kinds of enzyme activity were studied in different temperature ranges (AHA: low temperature activity, PPA: normal temperature activity). This year, we will consider the new QM/MM free production method and improve it. QM/MM free radical method is introduced into the calculation of general and long-distance electrostatic interactions. For example, if you want to use a computer, you can use it to calculate the average number of times you need it. The calculation of QM/MM is completely separated, and the calculation of precision is possible. In this paper, Hessian computing is introduced, and the migration state of this computing method is explored. The new QM/MM calculations are possible for chemical reactions. The analysis of enzyme reaction mechanism is successful. AHA PPA is a two-stage hydrolysis reaction of α-1,4-membered bonds. The first step of the reverse end, the second step of the reverse end, the first step of the reverse end, the second step of the reverse end, the third step of the reverse end, the fourth step, the fourth step, the fourth The chemical reaction between the two phases is particularly important. In the past, the number of people in the world has increased, and the number of people in the world has increased. The number of people in the world has increased.