蛋白質-水分子間相互作用は、蛋白質構造の自由エネルギー地形を決定づける重要因子であるため、その正しい取り扱いは分子動力学(MD)シミュレーションにおいて必須である。しかしながら、現在の分子力場では蛋白質-水分子間相互作用を正しく取り扱えておらず、蛋白質構造の自由エネルギー地形に関する実験データをMDが再現することは未だ困難である。したがって、蛋白質-水分子間相互作用には最適化が必要であり、その参照データとして実験データから蛋白質構造の自由エネルギー地形を可視化する必要がある。本研究では、情報理論の枠組みを用いて実験データとMDデータを統合することで自由エネルギー地形を可視化する手法を開発した。
The interactions between proteins and water molecules are crucial factors that determine the free energy landscape of protein conformations, making their accurate treatment essential in molecular dynamics simulations. However, current molecular force fields do not correctly treat protein-water interactions, and it remains challenging for MD simulations to reproduce experimental data concerning the free energy landscape of protein conformations. Therefore, optimization of protein-water interactions is necessary, and in order to acquire reference data for the optimization, it is necessary to visualize the free energy landscape from experimental data. In this study, we developed a method to visualize the free energy landscape through integrating experimental and MD data within the framework of information theory. We applied the method to experimental solution X-ray scattering data and demonstrated its capability to visualize the free energy landscape.

研究種目 : 基盤研究 (C) (一般)
研究期間 : 2021～2023
課題番号 : 21K03489
研究分野 : 生物物理