講演番号２１５

演題	糖・脂質モデリングシステムの開発（３）
発表者（所属）	中田　吉郎、　滝沢　俊治　　　（群馬大学工学部）
連絡先	〒３７１　前橋市荒牧町４ー２　　　　　群馬大学工学部（荒牧）生物物理学教室
キーワード	生体膜、　糖鎖、　脂質、　分子モデリング、　分子力学法
開発意図適用分野期待効果特徴など	生体膜のモデル構造を作成するプログラムである。生体膜を構成する脂質分子の構造をライブラリーから選択し、セルのの大きさ、分子の向きなどを決めて膜構造を作る。
環境	適応機種名	ＰＣ９８０１シリーズ
	ＯＳ名	ＭＳ－ＤＯＳ
	ソース言語	ＭＳ－Ｆｏｒｔｒａｎ，　ＭＳ－Ｃ
	周辺機器
流通形態右のいずれかに○をつけてください）	化学ソフトウェア学会の無償利用ソフトとする独自に配布するソフトハウス、出版社等から市販ソフトの頒布は行わないその他 ○未定	具体的方法

1. はじめに

　生体膜はすべての細胞の構造と機能において重要な役割を担っている。生体膜はグリセロリン脂質と膜タンパク質を主要な構成物質として構築されているが、形態的には脂質分子が二重分子層として作っている膜構造が基本であることがわかっている。そこで生体膜の構造を理解するためには、その構成要素である脂質分子の集合体がどのような構造を取るかを、脂質分子の種類、立体構造などと結び付けて検討する必要がある。
　すでに脂質分子の立体構造についてはその作成プログラム^１）を、さらに２種類の脂質分子を平面状に規則的に配列させた時に、どのような安定な配置が可能であるかを探索するプログラム^２）を、本学会において発表した。そこで今回は、２種類の脂質分子が平面状に配列したときにどのような配置が安定であるかを検討するプログラムを開発することを目的とした。
　なお本プログラムは、以前に本学会で発表した分子設計支援システムＭＭＨＳ^３）のオプションプログラムとして開発したので、操作法とかファイル形式はそれと同じである。

2. プログラムの特徴

　図１に示すように、平面上にＡとＢの脂質分子を並べて単分子膜モデルを作る。脂質分子はユニットセルの頂点と中心に配置する。そしてセルの大きさ（ａ，ｂ）やＡ分子とＢ分子の向き（図２）などを変数としてこの系の配置エネルギーを求める。系の配置エネルギーは分子間相互作用エネルギーの和として求める。

　図１　生体膜モデル構造図

　図２　脂質分子の向きと変数

3. 実行結果

　ホスファチジルコリン（1S-2A-PC）とホスファチジルイノシトール（PIP₂）の混合系について計算を行なった。両分子が等量の場合、分子の向きがφ＝２５°、ψ＝１６０°、 χ＝０°でセルの大きさがａ＝１１.６Å、ｂ＝１１.６Åの所がエネルギーの極小点となった。この値は脂質結晶系のセルの大きさ（７～１０Å）に比べて少し大きいが、この計算に用いたモデル分子の炭化水素鎖が不飽和鎖であるので大きくなったと思われる。

4. 参考文献

１）中田吉郎他、糖・脂質モデリングシステムの開発、化学ソフトウエア学会年会
　　’９４研究討論会、苫小牧、１９９４年８月。
２）中田吉郎他、糖・脂質モデリングシステムの開発、化学ソフトウエア学会年会
　　’９５研究討論会、鯖江、１９９５年１０月。
３）中田吉郎、藤沼一信、分子設計支援システムＭＭＨＳVer3.1、第４回化学PC
　　ソフトウエア研究討論会、鯖江、１９８９年１１月。