Core Seminar 演習および課題の作成

Core Seminar
演習およびレポート作成
６月７日
課
題
BEST-KITを用いて、提示された生化学反
応系の計算機シミュレーションを行い、そ
の反応系の動的挙動を解析し、レポート課
題を作成する。
次回の講義にて、レポート内容を発表し
ていただくため、本日中に課題を終了して
ください。
生化学反応系（１）
『拮抗阻害剤 I が酵素 E に結合し、生成物 P の生成速度
を鈍化させる』拮抗阻害反応の数値シミュレーションを行
い、動的挙動を解析せよ。
E＋S
＋
I
k-i
k+i
EI
k1
k-1
(ES)1
k2
k-2
(ES)2
k3
E＋P
k1 = 5.0E5 M-1sec-1
k-1 = 5.0 sec-1
k2 = 1.0E3 sec-1
k-2 = 1.0E2 sec-1
k3 = 0.12 sec-1
k+i = 5.0E5 M-1sec-1
k-i = 5.0 sec-1
E0 = 1.0E-6 M
S0 = 1.0E-4 M
I0 = 1.0E-3 M
生化学反応系（２）
『拮抗阻害剤 I が酵素 E の活性中心とは異なる部位に結
合し、生成物 P の生成速度を低下させる』非拮抗阻害反
応の数値シミュレーションを行い、動的挙動を解析せよ。
E＋S
＋
I
k-i
k1
k-1
k+i
EI
＋
S
(ES)1
k1
k-1
k2
k-2
(ES)2
＋
I
k-i
k+i
EIS
k3
E＋P
k1 = 5.0E5 M-1sec-1
k-1 = 5.0 sec-1
k2 = 1.0E3 sec-1
k-2 = 1.0E2 sec-1
k3 = 0.12 sec-1
k+i = 5.0E5 M-1sec-1
k-i = 5.0 sec-1
E0 = 1.0E-6 M
S0 = 1.0E-4 M
I0 = 1.0E-4 M
生化学反応系（３）
『阻害剤 I が酵素‐基質複合体 ES にのみ親和性を持ち、
不活性な複合体 EIS を形成し、生成物 P の生成速度を低
下させる』不拮抗阻害反応の数値シミュレーションを行い、
動的挙動を解析せよ。
E＋S
k1
k-1
(ES)1
k2
k-2
(ES)2
＋
I
k-i
k+i
EIS
k3
E＋P
k1 = 5.0E5 M-1sec-1
k-1 = 5.0 sec-1
k2 = 1.0E3 sec-1
k-2 = 1.0E2 sec-1
k3 = 0.12 sec-1
k+i = 5.0E5 M-1sec-1
k-i = 5.0 sec-1
E0 = 1.0E-6 M
S0 = 1.0E-5 M
I0 = 1.0E-4 M
生化学反応系（４）
『活性化剤 A が酵素 E あるいは酵素‐基質複合体 ES と可
逆的に結合し、生成物 P の生成速度を増大させる』活性
化反応の数値シミュレーションを行い、動的挙動を解析せ
よ。
-1
-1
E＋S
＋
A
k-a
k+a
EA＋S
k1
k-1
k1
k-1
(ES)1
＋
A
k-a
k+a
EAS
k2
(ES)2
k-2
k4
k3
EA＋P
E＋P
k1 = 5.0E5 M sec
k-1 = 5.0 sec-1
k2 = 1.0E3 sec-1
k-2 = 1.0E2 sec-1
k3 = 0.12 sec-1
k4 = 0.36 sec-1
k+a = 5.0E5 M-1sec-1
k-a = 5.0 sec-1
E0 = 1.0E-6 M
S0 = 1.0E-4 M
A0 = 1.0E-1 M
生化学反応系（５）
『基質 S が酵素-基質複合体 ES に結合し、生成物 P の生
成速度を鈍化させる』基質阻害反応の数値シミュレーショ
ンを行い、動的挙動を解析せよ。
E＋S
k1
k-1
(ES)1
k2
k-2
(ES)2
＋
S
k-S
k+S
ESS
k3
E＋P
k1 = 5.0E5 M-1sec-1
k-1 = 5.0 sec-1
k2 = 1.0E3 sec-1
k-2 = 1.0E2 sec-1
k3 = 0.12 sec-1
k+S = 5.0E5 M-1sec-1
k-S = 5.0 sec-1
E0 = 1.0E-6 M
S0 = 1.0E-4 M
生化学反応系（６）
『生成物 P が酵素-基質複合体 ES に結合し、生成物 P の
生成速度を鈍化させる』生成物阻害反応の数値シミュレー
ションを行い、動的挙動を解析せよ。
E＋S
k1
k-1
(ES)1
＋
P
k-P
k+P
ESP
k2
k-2
(ES)2
k3
E＋P
k1 = 5.0E5 M-1sec-1
k-1 = 5.0 sec-1
k2 = 1.0E3 sec-1
k-2 = 1.0E2 sec-1
k3 = 0.12 sec-1
k+P = 5.0E5 M-1sec-1
k-P = 5.0 sec-1
E0 = 1.0E-6 M
S0 = 1.0E-4 M
生化学反応系（７）
『生成物 P が酵素 E に結合し、生成物 P の生成速度を鈍
化させる』生成物阻害反応の数値シミュレーションを行い、
動的挙動を解析せよ。
k1
E＋S
＋
P
k-P
k+P
PE+S
k-1
(ES)1
＋
P
k-P
k1
k-1
k+P
PES
k2
k-2
(ES)2
k3
E＋P
k1 = 5.0E5 M-1sec-1
k-1 = 5.0 sec-1
k2 = 1.0E3 sec-1
k-2 = 1.0E2 sec-1
k3 = 0.12 sec-1
k+P = 5.0E5 M-1sec-1
k-P = 5.0 sec-1
E0 = 1.0E-6 M
S0 = 1.0E-4 M
生化学反応系（８）
『生成物 P が酵素 E あるいは酵素‐基質複合体 ES と可逆
的に結合し、活性化剤の役割を果たし、生成物 P の生成
速度を増大させる』活性化反応の数値シミュレーションを
行い、動的挙動を解析せよ。
-1
-1
E＋S
＋
P
k-P
k+P
PE ＋S
k1
k-1
k1
k-1
(ES)1
＋
P
k-P
k+P
PES
k2
(ES)2
k-2
k4
k3
(ES)1＋P
E＋P
k1 = 5.0E5 M sec
k-1 = 5.0 sec-1
k2 = 1.0E3 sec-1
k-2 = 1.0E2 sec-1
k3 = 0.12 sec-1
k4 = 0.36 sec-1
k+P = 5.0E5 M-1sec-1
k-P = 5.0 sec-1
E0 = 1.0E-6 M
S0 = 1.0E-4 M
レポートおよび発表内容
１．反応スキーム（速度定数・濃度・特徴）
２．モデル構築後のBEST-KITのScreen Shot
３．計算機シミュレーションの実行結果
✤ 単回のシミュレーション
✤ 各化学種濃度を変更したシミュレーション
✤ 速度定数を変更したシミュレーション
同じ値を設定するべき速度定数には、
同一の速度定数名を付与しています。
✤ 速度定数のScan（環状の反応系は対象としない）
✤ Virtual Laboratory（基質の中途追加等）
４．考察（実行結果を基に・・・）
基質／酵素／阻害剤の濃度比、速度定数の比などが、
基質・酵素複合体濃度の定常状態に及ぼす影響、
反応が終了するまでに要した時間の比較などを行う。
6月１４日の予定
●
１組あたりの持ち時間5分でレポート内容を
分担発表していただきます。Power Pointを
用いて、発表資料を作成してください。
●
講義開始時に、レポートを提出していただ
きます。書面（電子データはだめ）にて提出
してください。
レポートおよび発表資料の作成は、作成要領にし
たがってください。
生化学反応系（１）
拮抗阻害反応
生化学反応系（２）
非拮抗阻害反応
生化学反応系（３）
不拮抗阻害反応
生化学反応系（４）
活性化反応１
生化学反応系（５）
基質阻害反応
生化学反応系（６）
生成物阻害反応１
生化学反応系（７）
生成物阻害反応２
生化学反応系（８）
活性化反応２

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