発明の詳細な説明【技術分野】 【0001】 本発明は、コンピュータを用いたシミュレーション方法に関する。 続きを表示(約 13,000 文字)【背景技術】 【0002】 タンパク質の合成工場であるリボソームの巨大な分子構造は、X線構造解析によって明らかにされている(非特許文献1~8)。しかし、そこから得られる情報は、ペプチド化機構の詳細な解明には極めて不十分なものであった。 【0003】 ペプチド化の中心反応はアミデーションであるが、X線解析された構造では、アミデーション反応の反応場の周囲には多くの空隙構造が見られることを本発明者は見出した。この空隙は、本来存在すべき反応の必須成分が、X線解析に用いた結晶構造から散逸してしまったことを示唆している。その結果、反応機構を解明するために必要な情報が失われてしまったものと推察される。 【先行技術文献】 【非特許文献】 【0004】 R. M. Voorhees, A. Weixlbaumer, D. Loakes, A. C. Kelley, & V. Ramakrishnan: Insights Into Substrate Stabilization from Snapshots of the Peptidyl Transferase Center of the Intact 70S Ribosome. Nat. Struct. Mol. Biol. 16, 528-533 (2009) DOI: 10.1038/nsmb.1577 M. Selmer, et al.: Structure of the 70S Ribosome Complexed with mRNA and tRNA. Science. 313, 1935-1942 (2006) DOI: 10.1126/science.1131127 N. Ban, P. Nissen, J. Hansen, P. B. Moore, & T. A. Steitz.: The Complete Atomic Structure of the Large Ribosomal Subunit at 2.4 A Resolution. Science. 289, 905-920 (2000) DOI: 10.1126/science.289.5481.905 V. Ramakrishnan: Ribosome Structure and the Mechanism of Translation. Cell. 108, 557-572 (2002) DOI: 10.1016/S0092-8674(02)00619-0 B. T. Wimberly, et al.: Structure of the 30S Ribosomal Subunit. Nature. 407, 327-339 (2000) DOI: 10.1038/35030006 M. M. Yusupov, et al.: Crystal Structure of the Ribosome at 5.5 A Resolution. Science. 292, 883-896 (2001) DOI: 10.1126/science.1060089 B. S. Schuwirth, et al. : Structures of the Bacterial Ribosome at 3.5 A Resolution. Science. 310, 827-834 (2005) DOI: 10.1126/science.1117230 J. Harms, et al.: High Resolution Structure of the Large Ribosomal Subunit from a Mesophilic Eubacterium. Cell. 107, 679-688 (2001) DOI: 10.1016/S0092-8674(01)00546-3 H. Gao, et al.: Study of the Structural Dynamics of the E. coli 70S Ribosome using Real-space Refinement. Cell. 113, 789-801 (2003) DOI: https://doi.org/10.1016/S0092-8674(03)00427-6 H. Stark, M. V. Rodnina, H. J. Wieden, F. Zemlin, W. 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Soc, 104, 6169-6174 (1982) 【発明の概要】 【発明が解決しようとする課題】 【0005】 リボソームにおけるアミデーション反応をコンピュータ上でシミュレーションするためには、アミデーション反応の反応場の周囲に存在する空隙構造にフィットする分子を配置することが必要となる。 本発明は、アミデーション反応の反応場の周囲に存在する空隙構造に、理論的な整合性をもって当てはまる分子を配置したモデルを利用して、アミデーション反応をシミュレーション可能な技術を提供することを課題とする。 【課題を解決するための手段】 【0006】 X線構造解析において、アミデーション反応の反応場の周囲に存在する空隙構造から散逸してしまった成分は、アミデーション反応部位の近くに存在する成分である可能性が高く、分子量や移動度がかなり大きいものと推察される。tRNAがそのような条件を満たすと仮定し、その立体構造と空隙の構造とのおおよその相補性を調査した結果、tRNAのアンチコドンループ領域に前記空隙との相補性が認められた。散逸成分はtRNAと推定されるため、このアンチコドンループ領域を空隙に適用し、これを初期構造として構造最適化の計算を行った。その結果、この空隙をうまく埋める構造を得ることができた。 【0007】 さらに、この構造によって、ペプチド反応で生成したペプチドの通り道である「出口トンネル」がより明確になった。さらに、アンチコドンの2番目の塩基がアミデーション反応部位の近くに配置されており、アミデーション反応に強く関与していることが示唆された。したがって、反応機構に関する詳細な情報を得ることができた。 【0008】 本発明は、本発明者による鋭意研究努力によって見出された上記知見に基づき完成された以下のとおりのものである。 【0009】 [1] リボソームによるタンパク質合成系をモデル化したタンパク質合成系モデルを用いてアミデーション反応をコンピュータでシミュレーションする方法であって、 前記タンパク質合成系モデルは、 リボソームの全部又は一部をモデル化したリボソームモデルと、 少なくともアンチコドンループ部の全部又は一部を含む、tRNAをモデル化したtRNAモデル、及び/又は、前記アンチコドンループ部を模倣したミミックをモデル化したミミックモデルと、 アミノアシルtRNAの全部又は一部をモデル化したアミノアシルtRNAモデル、及び/又は、ペプチジルtRNAの全部又は一部をモデル化したペプチジルtRNAモデルと、 を含み、 前記リボソームモデルにおけるアミデーション反応の反応場を取り囲んで存在する空隙に、前記アンチコドンループ部及び/又は前記ミミックモデルが配置され、 前記アミノアシルtRNAモデルを含む場合には、前記アミノアシルtRNAモデルは、前記リボソームモデルにおけるAサイトに配置され、 前記ペプチジルtRNAモデルを含む場合には、前記ペプチジルtRNAモデルは、前記リボソームモデルにおけるPサイトに配置されて、 構築されていることを特徴とする、アミデーション反応のシミュレーション方法。 【0010】 [2] 前記タンパク質合成系のモデルは、前記空隙に、タンパク質合成に影響を与えるか又はそれが予測される化合物をモデル化した助剤モデルをさらに配置して構築されている、[1]に記載のシミュレーション方法。 (【0011】以降は省略されています) この特許をJ-PlatPatで参照する