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ATPが制御するアクトミオシン強結合-弱結合転移の分子基盤

Publicly Offered Research

Project AreaWater plays a key role in ATP hydrolysis and ATP-driven functions of proteins
Project/Area Number 23118716
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

高野 光則  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40313168)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥14,300,000 (Direct Cost: ¥11,000,000、Indirect Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2011: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Keywords分子モーター / アクトミオシン / アロステリック応答 / 静電相互作用 / 分子動力学シミュレーション / エネルギー変換
Research Abstract

水中におけるミオシンの長時間分子動力学シミュレーションを行い、ATP結合によって誘起されるミオシンのアロステリック応答を研究した。表面に生じる分極電荷とアクチン結合領域近傍にあるループ領域の応答を解析により、ミオシンがアクチンとの結合親和性を制御する分子機構についての新しい描像をえることができた。また、ミオシン周囲の水の物性、およびATP結合による影響の解析から、アクチンとミオシンの結合に水が積極的に関与している様子がうかびあがってきた。一方、アンブレラサンプリングを用いたミオシンの自由エネルギー計算からは、ミオシンのレバーアーム部位の変化により分子内の電荷分布の変化が誘起されることが示された。この応答もアクチンとの結合親和性の制御に重要であると考えられた。レバーアーム部位の構造変化を反応座標にとって計算した自由エネルギープロファイルもふまえて、アクトミオシンのエネルギー変換機構(力発生機構)について静電相互作用を基軸にした全体像を構築することができた。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2014 2012 2011 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (24 results) (of which Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Coupling of Lever Arm Swing and Biased Brownian Motion in Actomyosin2014

    • Author(s)
      Nie, QM., Togashi, A., Sasaki, TN., Takano, M., Sasai, M., Terada, TP
    • Journal Title

      PLoS Comput Biol

      Volume: 10 Issue: 4 Pages: e1003552-e1003552

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1003552

    • NAID

      120005476003

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Temperature-Enhanced Association of Proteins Due to Electrostatic Interaction: A Coarse-Grained Simulation of Actin−Myosin Binding2012

    • Author(s)
      K. Okazaki
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc

      Volume: 134 Issue: 21 Pages: 8918-8925

    • DOI

      10.1021/ja301447j

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    • Author(s)
      高野光則
    • Journal Title

      日本生物物理学会誌

      Volume: 52 Pages: 196-197

    • NAID

      10030494696

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      高野光則
    • Organizer
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      広島
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      Takato Sato, Jun Ohnuki, Koji Umezwa, Mitsunori Takano
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      名古屋
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      Takato Sato, Jun Ohnuki, Koji Umezawa, Mitsunori Takano
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      名古屋
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      大貫隼、佐藤昂人、梅澤公二、高野光則
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      第50回日本生物物理学会年会
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      名古屋
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      Jun Ohnuki, Takato Sato, Koji Umezawa, and Mitsunori Takano
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      仙台
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      Takato Sato, Jun Ohnuki, Koji Umezawa, Mitsunori Takano
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      Symposium on Hydration and ATP Energy
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      仙台
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      Symposium on Hydration and ATP Energy
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      仙台
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      日本生物物理学会第49回年会
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    • Author(s)
      Takato Sato
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      北京(中国)
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  • [Presentation] Free energy calculation of lever-arm swing of myosin and the effect of actin filament

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      日本生物物理学会第50回年会
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  • [Presentation] Density fluctuation of water around myosin

    • Author(s)
      Takato Sato
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      日本生物物理学会第50回年会
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      名古屋
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      日本生物物理学会第50回年会
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  • [Presentation] ミオシンの大規模構造変化と力発生機構:レプリカ交換アンブレラサンプリング法を用いた自由エネルギー計算からの示唆

    • Author(s)
      大貫隼
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      第25回分子シミュレーション討論会
    • Place of Presentation
      東京
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  • [Presentation] 蛋白質内外の局所誘電率の非一様性

    • Author(s)
      昆野朝陽
    • Organizer
      日本物理学会67回年次大会
    • Place of Presentation
      西宮
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  • [Presentation] Energetical validation of the cleft open-close and the lever-arm swing of molecular motor myosin

    • Author(s)
      Jun Ohnuki
    • Organizer
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    • Place of Presentation
      Tokyo
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      北京(中国)
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  • [Book] ダイナミックな蛋白質―計算機シミュレーションの挑戦、複雑系叢書『コンプレックス・ダイナミクスの挑戦』2011

    • Author(s)
      高野光則
    • Total Pages
      37
    • Publisher
      共立出版
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2019-07-29  

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