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分子動力学計算によりプリオンタンパク（野生型・変異型）が
EX17302 (東京大学情報基盤センター推薦課題) 大滝大樹 (長崎大学 医歯薬学総合研究科) 拡張アンサンブル法を用いた タンパク質の構造変化と変異が及ぼす影響の解析 研究背景：プリオン病 アミロイド （繊維構造） 分断 プリオン病 異常型プリオンタンパク質が脳に蓄積し 脳が海綿状に変化することによって起きる クロイツフェルト・ヤコブ病 牛海綿状脳症（狂牛病） 羊スクレイピー など 正常型プリオン 異常型プリオン （構造は未解明） human PrP WT, （PDB: 2LSB） H2 分子生物学実験では： アミノ酸配列に変異を導入すると 凝集様態が異なることが報告されている H1 H3 分子動力学計算によりプリオンタンパク（野生型・変異型）が 取り得る構造を探索する レプリカ交換分子動力学法による計算 計算条件 野生型プリオンタンパクを計算 MD program: Gromacs Force Field: AMBER ff99SB-ILDN & TIP3P 150 mM NaCl aq. Time step: 2 fs K, 84 replicas 4 ps * 40,000 runs = 160 ns MD run / replica レプリカ交換分子動力学法 （REMD: Replica Exchange Molecular Dynamics） N個の系のコピー(レプリカ )を用意，異なる温度で同 時並行的に短いMD計算 一定の基準で隣り合う温度 のレプリカを交換する レプリカの交換状況 Conventional MD REMD trapped escape 交換確率 温度変化 (a) (c) (b) 計算結果 各エネルギー極小点における二次構造 自由エネルギー面（300 K） Residue 120 140 130 160 150 170 180 230 190 200 220 210 PDB: 2LSB(★) A C B I H G J L K Q N M P O F E D β-sheet β-bridge Bend Turn α-Helix 310-Helix Coil（白） A C B ★ I H G J L K Q N M P O F E D [kJ/mol] 9 8 7 6 5 4 3 2 10 1 E G I J M O
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