A02-8：多自由度・大規模系における反応と構造空間探索
研究組織
研究代表者 |
倭 剛久 | 名古屋大学大学院理学研究科・准教授 |
| 生物物理学、研究の総括 | ||
研究分担者 |
光武 亜代理 | 慶応義塾大学理工学部・助教 |
| 生物物理、計算物理、分子シミュレーション | ||
連携研究者 |
岡本 祐幸 | 名古屋大学大学院理学研究科・教授 |
| 計算科学、計算生物物理学 | ||
連携研究者 |
足立 伸一 | 高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所・准教授 |
| X線回折学、構造生物学、放射光科学 | ||
研究協力者 |
杉田 有治 | 理化学研究所中央研究所・准主任研究員 |
研究協力者 |
渡辺 宙志 | 名古屋大学大学院理学研究科・学振DC2 |
研究概要
時間空間分解能の優れた実験手法と構造空間探索能の高い計算手法を併用して、多自由度・大規模系の構造形成・運動・および反応メカニズムにアプローチする。本課題では、典型的な多自由度・大規模系である生体高分子系に焦点をあて、分子シミュレーションと電子状態計算を活用して蛋白質の折りたたみ問題、複合体形成、および構造変化や機能発現機構を研究する。そして、時間分解X線結晶解析法による生体分子の動的情報とエネルギー計算を組み合わせ、分子科学的視点から生体分子が働くメカニズムを深く理解する。
まず、構造空間の効率的探索により、蛋白質の折りたたみ問題や構造変化による機能発現機構を研究する。構造空間の探索には拡張アンサンブル法を用いる。また、力場関数の精密化により折りたたみシミュレーションの信頼性を向上させる。膜蛋白質や蛋白質・リガンド複合体の構造形成機構に取り組み、並行して拡張アンサンブル法の開発も行う。
蛋白質は光、リガンド結合、および温度や圧力など、外部摂動に応答して特定の構造変化を起こし、生物学的機能を発現する。本研究課題では光刺激にともなう蛋白質の構造変化を解析する。そして、分子内水素結合ネットワークの生成・消滅や分子内リガンド移動のメカニズムを探る。さらに、第一原理計算・電子状態計算のグループと連携して蛋白質内プロトン移動反応を分子論的に解析する。
