研究者詳細 - 入佐　正幸

口頭発表・ポスター発表等 - 入佐　正幸

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QM/MM metadynamics で調べた EcoRV の DNA 加水分解の反応機構

三松美香,大西到,松田涼太郎,吉田紀生,平田文男,入佐正幸

第45回溶液化学シンポジウム溶液化学研究会

Reaction Pathways in DNA Hydrolysis of EcoRV Calculated by Quantum- Chemical Metadynamics

Mika Mitsumatsu, Itaru Onishi, Norio Yoshida, Fumio Hirata, Masayuki Irisa

International Conference on Biological Physics (ICBP2023) 2023年08月 International Union of Pure and Applied Biophysics (IUPAB)

開催期間： 2023年08月14日 - 2023年08月18日記述言語：英語開催地：Seoul, Korea 国名：大韓民国

Restriction enzyme recognizes a specific DNA sequence and selectively cuts double-stranded DNA. This hydrolysis reaction requires divalent cations. One of the type II restriction enzymes, EcoRV, is a homo dimer, subunit A and B, and requires Mg 2+ for its function. QM/MM metadynamics simulation of EcoRV–DNA complex structure was performed with a precursor structure, referred to as structure M, as the initial structure. Structure M is an equilibrium structure suitable for hydrolysis obtained from MD trajectories in our previous studies. The Potential of Mean Force (PMF) surface obtained from the QM/MM metadynamics simulations with structure M shows two pathways, a dissociative reaction pathway and an associative reaction pathway, for DNA hydrolysis by EcoRV. In this study, we made video movies to investigate proton-transfer in DNA hydrolysis of subunit B along the two pathways. In both of two pathways, we have found Asp90 and Lys92 side chains are ionized in structure M and then electrically neutralized by a proton-transfer from Lys92 to Asp90 before the nucleophile water attacks the scissile phosphate. In
a dissociative reaction pathway, a trigonal bipyramidal structure consisting of the scissile phosphate five atoms, a phosphor atom and three oxygen atoms in Ade7 and oxygen atom O3' in Thr6, and an oxygen atom in the nucleophile water, is meta-stable in the PMF surface. Two Mg 2+ ions form a chemical complex and bridges between catalytic residues, Ile91 and Asp74, and atoms in the trigonal bipyramidal structure.

Further Development of STCSB, Scala Tool for the Computational Science of Biomolecules, to Add Quantum-Chemistry Calculation and Visualization of Electron Density Distribution: An Application Example of DNA Hydrolysis by EcoRV

Ryoutarou Matsuda, Mika Mitsumatsu, Itaru Onishi, Masayuki Irisa

International Conference on Biological Physics (ICBP2023) 2023年08月 International Union of Pure and Applied Biophysics (IUPAB)

開催期間： 2023年08月14日 - 2023年08月18日記述言語：英語開催地：Seoul, Korea 国名：大韓民国

We have further developed STCSB, Scala Tool for the Computational Science of Biomolecules, to add a quantumchemistry calculation module, DFTB3/3OB calculation, by calling external libraries, DFTB+ and AMBER-sqm/sander. STCSB was made by our group and has been used for 3D-RISM calculations, molecular dynamics (MD) simulations, and QM/MM metadynamics simulations. In this study, one of the snapshot structure obtained from QM/MM metadynamics simulations of EcoRV–DNA complex, one of the type II restriction enzymes, is visualized as a 3D image of electron-density distribution in an active site of EcoRV–DNA complex. At the snapshot structure, proton-transfers occurred in hydrolysis of DNA by EcoRV. We have succeeded in showing the electron density distribution corresponding to a proton-relay consisting of two proton-transfers, one from the nucleophile water to Asp90 and the other from Asp90 to the scissile phosphate, Ade7 O1.

Scala言語を用いた生体高分子計算科学ツールSTCSBへの量子化学計算機能の追加

松田涼太郎,三松美香,大⻄到,入佐正幸

第44回溶液化学シンポジウム溶液化学研究会

EcoRV による DNA 加水分解におけるプロトン移動の量子化学計算による観察

三松美香,大⻄到,吉田紀生,平田文男,入佐正幸

第44回溶液化学シンポジウム溶液化学研究会

VRwave 改造立体視 VRML ブラウザにおける VR 空間内の滑らかな視点移動表現機能

渡邉智也,大西到,入佐正幸

第35回分子シミュレーション討論会

関数型言語 Scala のパーサコンビネータを用いた立体視 VRML ブラウザでのファイル読み込み機能の改良

川原康平,入佐正幸

第35回分子シミュレーション討論会

EcoRV による DNA 加水分解におけるプロトン移動の量子化学計算による観察

三松美香,大⻄到,吉田紀生,平田文男,入佐正幸

第43回溶液化学シンポジウム溶液化学研究会

DNA 切断直後における EcoRV–DNA 複合体中のカチオン近傍溶媒構造の計算

長野怜也,大⻄到,吉田紀生,平田文男,入佐正幸

第43回溶液化学シンポジウム溶液化学研究会

3D-RISM を⽤いた BamHI–DNA 複合体の活性部位におけるカチオンと⽔の分布の計算

⽮野佑紀，⼤⻄到，吉⽥紀⽣，平⽥⽂男，⼊佐正幸

第42回溶液化学シンポジウム溶液化学研究会

A QM/MM Metadynamics study of the DNA Hydrolysis by EcoRV Subsequent to Scissile-Phosphate Twist

⼤⻄到，吉⽥紀⽣，平⽥⽂男，⼊佐正幸

第42回溶液化学シンポジウム溶液化学研究会

拡張 scaled particle 理論によって計算した動径分布関数

生命情報工学科

日本生物物理学会第４６回年会

小さな球状蛋白質の熱容量と立体構造

生命情報工学科

日本生物物理学会第４６回年会

XSPTで計算した２種類の球状蛋白質の水和熱容量の比較

本人

溶液化学シンポジウム第31回年会

Van der Waals picture based on scaled particle theory

本人

2nd Mini-Symposium on Liquids ─Ver der Waals picture─

Heat Capacity of Protein and Hydration Entropy

情報工学科

International conference of biophysics 2008

Distribution of water molecules in hydration shell around a smallglobular protein calculated by using molecular dynamics

情報工学科

International conference of biophysics 2008

Heat Capacity of Protein and Hydration Entropy

本人

日本生物物理学会第４５回年会

Distribution of water molecules in hydration shell around a small globular protein calculated by usingmolecular dynamics

本人

日本生物物理学会第４５回年会

Distribution of water molecules in hydration shell around a smallglobular protein calculated by using molecular dynamics

情報工学科

Joint Conference of JMLG/EMLG Meeting 2007　and 30th Symposium on Solution Chemistry of Japan:Molecular Approaches to Complex Liquids System

Comparison of radial distribution functions of hard spheres calculated by using extended scaled particle theory and fundamental measure theory

情報工学科

Joint Conference of JMLG/EMLG Meeting 2007　and 30th Symposium on Solution Chemistry of Japan:Molecular Approaches to Complex Liquids System

アクチンモノマー２分子に働く高分子込み合い効果の計算

生命情報工学科

生体運動研究合同班会議

近接するアクチン分子間に働く排除体積起因平均力の計算

生命情報工学科・情報科学専攻

日本生物物理学会第43回年会

蛋白質の熱容量への分子形状依存性の計算

生命情報工学科・情報科学専攻

日本生物物理学会第43回年会

Arp2/3の配置のアクチン2分子間に働く排除体積起因平均力の計算

本人

日本生物物理学会第43回年会

蛋白質の熱容量の分子形状による影響の計算

生命情報工学科・情報科学専攻

溶液化学シンポジウム第28回年会

分子動力学法による水中の空洞の疎水表面における水分子の分布

生命情報工学科,情報科学専攻

溶液化学シンポジウム第28回年会

Calculation of Heat Capacity and Entropy Convergence of BPTI by Using Extended Scaled Particle Theory

生命情報工学科・情報科学専攻

日本生物物理学会第44回年会

蛋白質の熱容量の拡張 scaled particle 理論による計算

生命情報工学科・情報科学専攻

日本蛋白質科学会第5回年会

近接するアクチン２分子間に働く排除体積起因平均力の計算

生命情報工学科・情報科学専攻

日本蛋白質科学会第5回年会

分子動力学法による水中の空洞の分布の計算

生命情報工学科,情報科学専攻

日本蛋白質科学会第5回年会

蛋白質のランダム構造における水和自由エネルギーの計算

生命情報工学科・情報科学専攻

日本蛋白質科学会第5回年会

Arp2/3の配置のアクチン2分子間に働く排除体積起因平均力の計算

生命情報工学科,情報科学専攻

日本蛋白質科学会第5回年会

境界要素法を用いた Avian Pancreatic Polypeptide のボルンエネルギー計算

生命情報工学科・情報科学専攻

日本生物物理学会第42回年会

疎水表面の水分子の数密度への水分子モデルの違いの影響の計算

生命情報工学科・情報科学専攻

日本生物物理学会第42回年会

近接したアクチン２分子間に働く排除体積起因の平均力の計算

本人

日本生物物理学会第42回年会

Calculation of potential of mean force between two actin molecules through excluded volume effect by using scaled particle theory

本人

The International Workshop on the Physics of Soft Matter Complexes

蛋白質の熱容量の拡張 scaled particle 理論による計算

本人

溶液化学研究会第27回年会

Calculation of potential of mean force between two actin molecules through excluded volume effect by using scaled particle theory

本人

The 1st Pacific-Rim International Conference on Protein Science

A Brownian Ratchet Model of Actin Polymerization Motor by using Extended Scaled Particle Theory

The 3rd International Symposium on Slow Dynamics in Complex System

F-actin配置でのactin分子間に働く排除体積起因引力

第26回溶液化学シンポジウム

溶液中でのLorenzモデル配置のアクチン分子間に働く排除体積起因平均力の計算

第41回日本生物物理学会年会

溶液中のラチェットモデル

生命情報工学科

第41回日本生物物理学会年会

アラニンジペプチドの水和自由エネルギーの立体構造依存性の計算

第3回蛋白質科学会年会

排除体積効果起因の蛋白質分子間引力の拡張 scaled particle 理論による計算

第３９回日本生物物理学会年会

剛体球液体での動径分布関数のXSPT,PY および MC による計算の比較

第２５回溶液化学シンポジウム

排除体積効果に起因する高分子間引力の拡張 scaled particle 理論による計算

第８２日本化学会秋季年会

Theoretical characterization of the long-range attraction between G-actin molecules through the excluded volume effects

Bulletin of the American Chemical Society

Theoretical Characterization of the Long-range Attraction between G-actin Molecules through the Excluded Volume Effect

本人

日本蛋白質科学会第2回年会

排除体積効果に起因する G-actin 間の長距離引力の拡張 scaled particle 理論による計算

第３９回日本生物物理学会年会

排除体積効果に起因する蛋白質間引力の拡張scaled particle theoryによる計算

第２４回溶液化学シンポジウム

モンテ・カルロ・シミュレーションによる剛体球系での拡張 scaled particle theory の検証

第２４回溶液化学シンポジウム

Theoretical Characterization of the Long-range Attraction between G-actin Molecules

4th International Conference on Biological Physics, ICBP2001

Theoretical Characterization of the Long-range Attraction between G-actin Molecules

第2回日本蛋白質科学会年会

排除体積効果に起因する蛋白質間引力の拡張scaled particle theoryによる計算

岡崎国立共同研究機構分子科学研究所研究会「水と生体分子が織り成す生命現象の化学」

Partial molar entropy change of mixing of binary hard spheres

APS Annual Meeting

Heat capacity of protein reproduced by a combination of = extended scaled

PACIFICHEM 2000

誘電体モデルによる蛋白質のボルンエネルギー計算への計算幾何学の応用

第２３回溶液化学シンポジウム

拡張SPTによる剛体球系での空洞関数y(r)の計算

第２３回溶液化学シンポジウム

拡張 scaled particle theory を用いた Avian pancreatic polypeptide の水和自由エネルギーの温度依存性の計算

第３８回日本生物物理学会年会

バーチャルリアリティを用いた蛋白質分子の３次元表示システムの作成

第３８回日本生物物理学会年会

Comparison of the solvation free energies calculated by the extended scaled particle theory and the Monte Carlo simulation of the hard body system

Bulletin of the American Physical Society

剛体系での熱力学量のダイアグラム展開への計算幾何学における αシェイプの応用

第２２回溶液化学シンポジウム

Topology change of the region excluded by the solute molecule while the solute molecule is hypothetically scaled up in the extended scaled particle theory

26th International Conference on Solution Chemistry

An application of voronoi polyhedron to extended scaled particle theory

IMS International Workshop on Protein Stability and Folding

Fused spheres の解析的体積計算の溶液理論への応用

第４３回形の科学シンポジウム

An Interactive Molecular Graphics System

Proc. of the VSMM VSMM'98

VRBIOMOL (VRML code generator for the representation of the surface and interior of the biomolecule)

Proc. of the VSMM VSMM'98

フリーソフトによる日本語全文検索システムの学科共有情報への応用

情報処理教育研究集会

バーチャルリアリティを用いた蛋白質表示ツールの作成

情報処理教育研究集会

ボロノイ多面体を用いた境界要素法による分子の静電場計算

第２１回溶液化学シンポジウム

アルカン・アルコールの水和に関する熱力学諸量の立体構造依存性のScaled particle theory を用いた計算

第２１回溶液化学シンポジウム

分子を仮想的にスケールした際の排除体積の変形に対する情報理論（αシェイプ）の応用

第２１回溶液化学シンポジウム

徐冷モンテカルロシミュレーションによるβ-Lactoglobulin の fragment のαヘリックス形成傾向性の研究

第３６回日本生物物理学会年会

混合エントロピーへの分子サイズの影響

第３６回日本生物物理学会年会

バーチャルリアリティを用いたボロノイ多面体での蛋白質表示

第３６回日本生物物理学会年会

計算幾何学手法の溶液理論(scaled particle theory)への応用

第９回理論化学シンポジウム

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<入佐 正幸>

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