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計算科学シミュレーションによるCTDの構造特性から探る転写調節機構

Publicly Offered Research

Project AreaIntegral understanding of the mechanism of transcription cycle through quantitative, high-resolution approaches
Project/Area Number 25118521
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionKinki University

Principal Investigator

米澤 康滋  近畿大学, 先端技術総合研究所, 教授 (40248753)

Project Period (FY) 2013-06-28 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
KeywordsRNAポリメラーゼ / 分子シミュレーション / 拡張アンサンブル法 / CTD領域 / リン酸化 / 転写 / C末端領域
Outline of Annual Research Achievements

RNAポリメラーゼの最大サブユニットRpb1のC末端領域(CTD)は52回リピート(ヒト)するコンセンサス配列(YSPTSPS)がダイナミックなリン酸化修飾を受け、転写の開始、伸長と終結に関わる様々な因子をリクルートして転写過程に関わる。しかしその分子構造レベルの転写因子認識機構は未だ解明されていない。CTD分子構造レベルの知見は転写サイクルの統一的理解を飛躍的に進展させる可能性があり、その解明が求められている。本研究では、拡張アンサンブル法の一種であるマルチカノニカル分子動力学(McMD)法を活用してCTDの構造特性を詳細に研究した。McMDは温度を反応座標として有効ポテンシャルの構築によって構造探索能力を著しく向上させる手法であり、CTDのようなフレキシブルな構造を持つ分子の構造分布探索研究に必須の手法である。

これまでの研究成果として
1) CTDのMcMDシミュレーションを実施した。その解析結果から、リピート配列中の2,5,7番目のセリン残基のリン酸化によって局所的なベータ構造が誘起されて、結合因子のリクルートを制御する事を明らかにし、さらに
2) CTD配列でセリン残基に続くプロリンのシス状態への異性化が局所的なベータ構造形成を強く抑制してCTD転写制御に関わる事を明らかにして、Pin1等のプロリン異性化酵素がCTDを介して転写制御に関わる事(リン酸化と異性化のクロストーク)を示し、成果を論文発表する(J.PhysChem.B 2014)等の研究成果をあげることができた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2014 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Molecular Dynamics Study of the Phosphorylation Effect on the Conformational States of the C-terminal Domain of RNA Polymerase II2014

    • Author(s)
      Y.Yonezawa
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B

      Volume: 118 Issue: 17 Pages: 4471-4478

    • DOI

      10.1021/jp4101976

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マルチカノニカル分子動力学法によるRNAポリメラーゼII-C末端領域の構造空間探索2014

    • Author(s)
      米澤康滋
    • Organizer
      分子シミュレーション討論会
    • Place of Presentation
      仙台市民会館(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2014-11-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] HPC と 蛋白質分子計算科学シミュレーション2014

    • Author(s)
      米澤康滋
    • Organizer
      筑波大学計算科学センターセミナー
    • Place of Presentation
      筑波大学計算科学センター(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2014-11-07
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] RNAポリメラーゼC末端領域構造の分子シミュレーション研究2014

    • Author(s)
      米澤康滋
    • Organizer
      第8回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県東広島市)
    • Year and Date
      2014-09-22
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子動力学シミュレーションによる真核生物RNAポリメラーゼIIのC末端領域の構造特性の研究2014

    • Author(s)
      米澤康滋
    • Organizer
      第41回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      九州大学西新プラザ(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2014-06-06 – 2014-06-07
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] RNA ポリメラーゼ II の C 末端領域の分子シミュレーションによる構造空間解析2014

    • Author(s)
      米澤康滋
    • Organizer
      第17回理論化学討論会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2014-05-22 – 2014-05-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] COMPUTATIONAL STUDY ON THE DYNAMIC CONFORMATIONAL CHANGE OF C-TERMINAL DOMAIN OF RNA POLRIMERASE II2014

    • Author(s)
      米澤康滋
    • Organizer
      「動的秩序と機能」第2回公開国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      キャンパスプラザ京都(京都府京都市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] マルチカノニカル法によるRNAポリメラーゼC末端領域の研究2013

    • Author(s)
      米澤康滋
    • Organizer
      第7回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都府京都市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 構造と機能に関わる蛋白質の自由エネルギー地形探索2013

    • Author(s)
      米澤康滋
    • Organizer
      化学反応経路探索のニューフロンティア2013
    • Place of Presentation
      福井謙一記念研究センター(京都府京都市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Study on the C-terminal domain of eukaryotic RNA polymerase II by2013

    • Author(s)
      米澤康滋
    • Organizer
      第3回分子シミュレーション国際学会(ICMS2013)
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-07-10   Modified: 2019-07-29  

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