Molecular dynamics of formation of TD lesioned DNA complexed with repair enzyme-onset the enzymetic repair process

Pinak, M.*

Journal of Molecular Structure; THEOCHEM, 499, p.57 - 70, 2000/03

DNA損傷のひとつであるチミンダイマー(TD)が修復酵素によって除去される過程は、酵素とDNAと複合体の形成に始まる。本研究では、酵素-DNA複合体形成のメカニズム解明のために、TDがあるDNAと、酵素の活性中心部位のみからなる系の500ピコ秒間の分子動力学シミュレーションを行った。TDは紫外線によって誘発されるDNA損傷、T4エンドヌクレアーゼVはTDに特異的な修復酵素である。これら2種類の分子を同一セル内に配置し、相対的な動きを計算した。特に、酵素-DNA複合体の形成における静電エネルギーの役割に重点を置いた。最初の100ピコ秒間に、酵素の一部は静電力とファンデルワールス力によってDNAの損傷部位に接近して結合し、500ピコ秒までの間安定な状態を維持した。計算の最初の段階で、酵素とTDの間の正の静電作用が働き、酵素はDNAに接近した。また、酵素とDNAの間に形成された水素結合が、複合体を安定に保つ役割を果たした。比較のために、損傷のないDNAについても同様の計算を行ったが、この場合には酵素とDNAの間には負の静電作用が働き、複合体は形成されなかった。

Molecular dynamics of thymine dimer lesioned DNA and of T4 endonuclease V-role of electrostatic energy in recognition process

Pinak, M.*

Journal of Molecular Structure; THEOCHEM, 466, p.219 - 234, 1999/00

修復酵素によるDNA損傷の認識機構は、正確な修復のためには欠かせない。T4エンドヌクレアーゼVは、バクテリオファージT4由来のDNA修復酵素であり、チミンダイマー(TD)の修復過程の最初の段階を触媒する。TD部位を正確に認識する機構についての知見を得るために、損傷のないDNA、TDのあるDNA、T4エンドヌクレアーゼV、それぞれの分子について各々600ps間の分子動力学シミュレーション(MD)を行った。シミュレーション結果は、認識過程における静電作用の役割に着目して解析した。この結果、酵素のアミノ酸の静電エネルギーは、+15kcal/mol程度の正に荷電していることがわかった。TD部位の静電エネルギーは、-9kcal/mol程度の負に荷電しており、損傷のないDNAのチミン部位の中性の値とは異なった。TD部位の周囲の水との静電作用は、ほかのヌクレオチドの場合とは異なった。TDと損傷のないDNAのチミンとの違いは、静電エネルギーがTD部位を適切に認識するうえで重要な因子であることを示している。

原子力知能化システム技術の研究(人間動作シミュレーション・プログラム:HASP); 平成4年度作業報告

秋元 正幸; 樋口 健二; 藤井 実; 久米 悦雄; 神林 奨; 海老原 健一; 大谷 孝之

JAERI-M 94-051, 109 Pages, 1994/03

JAERI-M-94-051.pdf:3.86MB

日本原子力研究所は、1987年からHASP(Human Acts Simulation Program)と名付けた人工知能とロボティックスに関する研究を10年計画で開始した。これは、知能ロボット、知能化プラントの基盤技術を研究開発するものである。その内容は、命令理解システムの試作、視覚認識、2足歩行ロボットの動作シミュレーション、施設形状データベースの作成、被曝線量計算、さらに被曝線量計算等のモンテカルロ計算の高速化を目的としたモンテカルロ計算装置の設計・試作などである。本報告は、平成4年度のHASPの作業内容について記述する。

原子力知能化システム技術の研究,人間動作シミュレーション・プログラム:HASP; 平成2年度作業報告書

浅井 清; 藤井 実; 樋口 健二; 久米 悦雄; 大谷 孝之; B.H.Fair*; 神林 奨; 秋元 正幸

JAERI-M 91-101, 176 Pages, 1991/06

JAERI-M-91-101.pdf:5.79MB

日本原子力研究所は、1987年からHASP(Human Acts Simulation Program)と名付けた人工知能とロボティックスに関する研究を10年計画で開始した。これは、知能ロボット、知能化プラントの基盤技術を研究開発するものである。その内容は、自然言語理解、経路探索、視覚認識、ソリッド・モデルによるプラントの三次元モデル化、二足歩行ロボットの動作シミュレーションと映像化、被曝線量計算、これらに加えて被曝線量計算等のモンテカルロ・シミュレーションの高速化を目的とするモンテカルロ計算装置の設計・試作などである。本報告は、平成2年度のHASPの作業内容について記述する。