バイオナノシステムズ研究会

膜蛋白質の大規模分子動力学計算による構造機能解析
Large-scale molecular dynamics simulations of membrane proteins for analyzing structure-function relationship

杉田有治 (理化学研究所 (1) 基幹研究所、(2) 計算科学研究機構、(3) 生命システム研究センター)
Yuji Sugita
RIKEN (1) Advanced Science Institute (ASI), (2) Advanced Institute for Computational Science (AICS), (3) Quantitative Biology Center (QBiC))


膜タンパク質の結晶化は従来非常に困難な実験の一つとして知られていた。しかし、近年、結晶化技術の向上や分子生物学の発展により、生体機能に重要な役割を果たしている膜タンパク質の構造がX線結晶構造解析などにより原子レベルの解像度で明らかになってきた。しかし、X線結晶構造は(1)結晶中に配列した構造でありパッキングなどの影響も受けていること、(2)細胞内で動的に揺らいでいる描像が得られないことなどの問題があり、構造から機能を理解するためには他の手法も組み合わせていくことが有効であると考えられる。計算機を用いた分子動力学シミュレーションはそのための有効な手段であり、特に近年、実験家と理論家の間での共同研究が盛んに行われ、新しい生物化学的な知見が得られた例も少なくない。我々はこれまで、筋小胞体カルシウムイオンポンプ、膜輸送装置Secトランスロコン、NO還元酵素(cNOR, qNOR)などを脂質二重膜に埋め込み、溶媒を加えた大規模な系を構築し、構造とダイナミクス、ダイナミクスと機能の関係を明らかにするための研究を行ってきた。本講演ではこれらの大規模分子動力学計算によって得られた結果を紹介するとともに、今後、「京」などの次世代スーパーコンピュータの利用によって広がるあらたな研究の可能性についても議論したい。



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