2013 Fiscal Year Annual Research Report
動的秩序・崩壊のダイナミクスから観る高次機能発現の分子機構解明
| Project Area | Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions |
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| Project/Area Number |
25102004
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
寺嶋 正秀 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00188674)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子間相互作用 / 情報伝達 / 時間分解 / 拡散 / 熱力学 |
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| Research Abstract |
生体分子が生命活動を行うには、もちろんその分子自体の化学反応が必要ではあるが、その反応で終わりではない。他の分子との分子間相互作用を変化させることで、ネットワークが形成され、それが信号伝達となって下流分子に情報が受け渡され、生理活性を生む。作られては解離し、解離しては会合するような動的な秩序が本質的に重要である。こうしたシステムを解明するため、分子間相互作用を時間分解で検出する試みを行う。特に、過渡回折格子法をベースにして、新しい信号解析法の開発と、高感度化などを組み合わせて、DNA やタンパク質会合・解離過程を高時間分解能で検出する手法の開発を行う。本年度は、その開発試みを行うと同時に、光センサータンパク質をモデルにして会合・解離反応の時間変化を分子レベルで明らかとした。具体的には、光センサータンパク質であるフォトトロピンを用いて、その機能に関係する反応機構を分子間相互作用変化と関連付けて時間分解で検出することに成功した。特に光感知ドメインと生理学的な機能ドメインを含むマルチドメインタンパク質について、そうした分子間相互作用変化がドメイン間相互作用とどのように関係しているか、その変化が如何にして次のネットワークに組み込まれていくかを明らかにした。
次にPixD という光センサーについて、その10 量体と5 量体の動的平衡と光照射による会合変化の分子論的原因を明らかとし、後続反応である信号伝達分子との相互作用変化を探った。その他にも、YtvA と呼ばれる、光や温度・塩などの生体ストレスを感知し、転写因子σB の活性を制御するタンパク質の制御機構ネットワークを時間分解で調べ動的挙動の一端を明らかとした。
更に、ストップドフローシステムを、過渡回折格子測定装置の中に組み込む試みをした。セルの配置を工夫することで、ある程度その乱流効果を押さえられることがわかってきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
幾つかの光センサータンパク質において、タンパク質間相互作用を時間分解で観測することに成功している。この成果と機能との関係も明らかにしつつある。特にフォトトロピンにおいてドメイン間相互作用とどのように関係しているか、その変化が如何にして次のネットワークに組み込まれていくかの詳細を明らかにすることに成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に引き続いて、分子間相互作用の時間分解検出を行うシステム構築とタンパク質反応への適用を行う。特に計画の変更などはない。
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