イオンと電子が関わる生体分子機能におけるタンパク質熱揺らぎの役割の理論的解明

蛋白质热波动在涉及离子和电子的生物分子功能中的作用的理论阐明

• 批准号: 16J11404
• 负责人: CHENG CHENG
• 金额: $ 1.6万
• 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J11404/
• 关键词: QM/MM; タンパク質; 理論計算; チャネルロドプシン; 光化学系II; 自由エネルギー

以下の二テーマについて研究を行った。1. チャネルロドプシン(Channelrhodopsin, 以下ChR)の伝導モデル構築と開状態のモデリング。脳内神経伝導における重要な役割を果たすChRの結晶構造は2012年解明されたにも関わらず、チャネルが閉じた状態しか取れず、光照射によるレチナール異性化が制御するイオン通路のメカニズムや、開状態の構造等は未だ不明である。それらを解明するために、我々の研究室が開発したQM/MM reweighting free energy SCF法（以下RWFE法）で理論計算を行った。開状態の前駆体であるeP2状態のモデリングに成功し、いくつか実験で観測された重要な構造変化の予測に成功した。理論計算で観測された構造変化に基づき、先行研究と異なるメカニズムを提唱した。2. 光化学系II(Photosystem II, 以下PSII)における構造とKok cycleの反応メカニズム。植物による太陽エネルギーを利用し水分解酸素反応を行う中心はPSIIである。酸化還元中心が存在するため、高解像度X線結晶構造の測定には還元され容易く、正確的な構造を得るのは難しい。S1状態を含め、他のS状態構造や反応中心のプロトン化状態等、不明なところが多く残されている。我々はモデリングした構造を基づき、解析を行った。その結果、PSIIの反応中心であるマンガンクラスターに関して、いくつか重要な構造変化を発見した。さらに、S1とS2状態間の自由エネルギーを評価した。実験で提唱された値と比較し、Kok cycleの後続過程に関する最新実験が提唱したメカニズムとも一致するモデルを確定した。

The following is a study of the を line った : テ テ に に に て て て. 1. チ ャ ネ ル ロ ド プ シ ン (below Channelrhodopsin, CRH) の 伝 guide モ デ ル build と opening の モ デ リ ン グ. God within 脳 経 伝 guide に お け る important な "を cut fruit た す CRH の crystal structure は 2012 interpret さ れ た に も masato わ ら ず, チ ャ ネ ル が closed じ た state し か take れ ず, light に よ る レ チ ナ ー ル subjects が suppression す る イ オ ン pathways の メ カ ニ ズ ム や, opening の structure not だ は such as unknown で あ る. Youdaoplaceholder0 explain するために, our 々 research laboratory が developed <s:1> たQM/MM reweighting free energy SCF method (hereinafter RWFE method) で theoretical calculation を line った. Before opening の 駆 body で あ る eP2 state の モ デ リ ン グ に successful し, い く つ か be 験 で 観 measuring さ れ た important な structural variations change の し に measurement success to た. Theoretical calculation で観 measurement された structural variation に basis づ で観, preliminary research と variation なるメカニズムを prediction た. 2. Photosystem II(hereinafter referred to as PSII)における structure とKok cycle reverse 応メカニズム. Plants による solar エネ エネ ギ ギ を を utilize <s:1> water to decompose acid in the 応を plant う center <e:1> PSIIである. Acidification existed yuan center が す る た め, high resolution X-ray crystal structure determination of の に は also yuan さ れ easy く, correct な tectonic を る の は difficult し い. S1 state を め, he の state structure S や anti 応 center の プ ロ ト ン state, etc, unknown な と こ ろ が く more residual さ れ て い る. I 々 モデリ モデリ グ グ た た construct the を base づ グ and resolve the を line った. そ の results, PSII の anti 応 center で あ る マ ン ガ ン ク ラ ス タ ー に masato し て, い く つ か important な structure - the を 発 see し た. Youdaoplaceholder0, S1と, S2 states <s:1> freedom エネ ギ ギ を を comment 価 た た. Be 験 で mention sing さ れ た numerical と し, Kok cycle の 続 process after に masato す る latest be 験 が mention sing し た メ カ ニ ズ ム と も consistent す る モ デ ル を determine し た.

项目成果

光誘起チャネルロドプシンに関する理論研究

光诱导视紫质通道的理论研究

• 发表时间: 2017
• 作者: 成せい;神谷基司;吉田紀生;林重彦
• 通讯作者: 林重彦

Ab initio evaluation of redox potential of metalloprotein

金属蛋白氧化还原电位的从头计算

• 发表时间: 2018
• 作者: 成せい;林重彦
• 通讯作者: 林重彦

Theoretical study on molecular mechanism of photo-indeuced gate opening of channelrhodopsin

光诱导视紫红质通道门打开的分子机制的理论研究

• 发表时间: 2016
• 作者: 成せい;神谷基司;内田芳裕;林重彦
• 通讯作者: 林重彦