研究テーマ（シーズ5）
高精度分子シミュレーションによるDNA遺伝情報の転写機構の解明

研究の技術分野	バイオテクノロジー　　計算科学　　分子生物学
研究の段階・状況	A3　基礎開発研究の段階
キーワード	DNA　　タンパク質　　分子シミュレーション　　特異的相互作用　　遺伝情報
提案者	栗田　典之　　情報・知能工学系
連絡先	Tel :0532-44-6875 Fax :0532-44-6875 E-mail:kurita@cs.tut.ac.jp URL :http://www.klab.cs.tut.ac.jp

生体内では、DNAに書き込まれた遺伝情報がRNAへ転写され、RNAの情報が翻訳されタンパク質が生成される。そのタンパク質が生体内の様々な生命現象を調整し、生物が生体として機能することを可能としている。従って、生物が正常に機能するためには、DNAの情報が正しく転写されることが必須である。
この転写機構を制御するタンパク質として、ラクトースリプレッサーとカタボライト活性化タンパク質がある。我々は、これらのタンパク質とDNA間の特異的相互作用が、生体内に存在する様々なリガンドの結合により大きく変化する原因を電子レベルで解明したいと考えている。その結果を基に、転写機構の制御に重要なタンパク質の部位を明らかにし、転写機構を制御する人工タンパク質を提案したいと考えている。

主要な研究設備等

並列計算機

基本となる特許・解説記事・研究論文等

(1) "Change in specific interactions between lactose repressor protein and DNA induced by ligand binding: molecular dynamics and molecular orbital calculations",
Matsushita, Y.; Murakawa, T.; Shimamura, K.; Ohyama, T.; Oishi, M.; Kurita, N.,
Molecular Simulation, 2015, 42, 242-256.

(2) "Specific interactions between DNA and regulatory protein controlled by ligand-binding: ab initio molecular simulation",
Matsushita, Y.; Murakawa, T.; Shimamura, K.; Ohyama, T.; Oishi, M.; Kurita, N.,
AIP Conference Proceedings 1649, 121 (2015); doi: 10.1063/1.4913556.

(3) "Specific interactions between lactose repressor protein and DNA affected by ligand binding: ab initio molecular orbital calculations",
Ohyama, T.; Hayakawa, M.; Nishikawa, S.; Kurita, N.,
Journal of Computational Chemistry, 2011, 32, 1661-1670.

(4) "Structure-based analysis of the molecular recognitions between HIV-1 TAR-RNA and transcription factor nuclear factor-kappaB (NFkB)",
Khan, M. T. H.; Mischiati, C.; Ather A.; Ohyama, T.; Dedachi, K.; Borgatti, M.; Kurita, N.; Gambari, R.,
Journal Current Topics in Medicinal Chemistry, 2012, 12, 814-827.

(5) "ラクトースリプレッサーとＤＮＡ複合体の結合エネルギー計算"、
松岡誠、仙石康雄、栗田典之、
J. Comput. Aided Chem.、2003、4、35.

(6)“半経験的分子軌道法による転写活性因子OmpRのDNA結合部位における立体構造と電子状態解析”、
仙石康雄、栗田典之、関野秀男、
J. Comput. Aided Chem.、2002、3、124.

(7)"Electronic Properties of DNA Binding Site in Transcription OmpR family: Semiempirical Molecular Orbital Calculations",
Kurita, N.; Sengoku, Y.; Sekino, H.
Chem. Phys. Lett., 2003, 372, 583.

(8) "分子シミュレーションによるラクトースリプレッサーとLigand及びDNA間の結合特性の解析"、
西川真、小坂井晋作、仙石康雄、栗田典之、
J. Comput. Aided Chem.、2008、9、17-29.

(9) "Structures and electronic properties of monomer, dimer and tetramer of lactose repressor protein: molecular mechanics, molecular dynamics, molecular orbital and charge equilibration calculations",
Kurita, N.; Matsuoka, M.; Sengoku, Y.,
Journal of Theoretical & Computational Chemistry, 2006, 5, 59-74.

実施可能な共同研究の形態

共同研究の実施形態　　　　　　　　　　:大学と企業の両方で実施
大学への研究員等の受入　　　　　　　　:可能
企業への専門家等の派遣（不定期を含む）:可能

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