2015 Fiscal Year Annual Research Report
マルチドメインタンパク質のフレキシビリティ・相互作用と機能制御機構
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15H04357
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
北尾 彰朗 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 准教授 (30252422)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | タンパク質 / ドメイン / フレキシビリティ / 協働性 / 分子シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、マルチドメインタンパク質の構造フレキシビリティ、ドメイン間の相互作用と機能の協働性を解明することを目指している。具体的には、（１）マルチドメインタンパク質のフレキシビリティを高度な分子シミュレーションによって予測する、（２）異なる機能を持つ複数のドメインから構成されるタンパク質におけるドメイン間の機能の協働性を明らかにする、（３）単量体ではフレキシブルなマルチドメインタンパク質が、集合して多量体を形成するメカニズムを解明する。この年度は、まず目的（１）である、マルチドメインタンパク質のフレキシビリティを高度な分子シミュレーションによって予測することを可能にするため、マルチドメインタンパク質の構造バリエーションを効率的な立体構造サンプリングシミュレーションで生成することに取り組んできた。
第１の研究対象としているFlhAは細菌べん毛の輸送装置を形成するタンパク質であり、細胞質ドメインの構造が得られている。また類縁蛋白質の多量体構造に基づいて阪大・南野准教授や難波教授らによって構築されたモデルがあるので、多量体形成によるフレキシビリティの変化と、変異の影響を明らかにするため、細胞質ドメインの単量体と多量体のマイクロ秒オーダーのMDシミュレーションを行った。単量体に関してはPaCS-MD（Parallel Cascade Selection Molecular Dynamics）で広い構造空間を探索し、更にMSM（Markov State Model）を用いて、自由エネルギー地形の解析を行い、構造変化と自由エネルギー・変異の効果を明らかにする研究を開始した。
第２の研究対象である、べん毛モーターの中で回転子の中のリング状構造を構築するFliGに関しては、複数のマイクロ秒オーダーのMDを実行し、大きな構造のバリエーションを得ることができた。
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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
FlhAとFliGという２つの研究対象において、おおむね期待通りに大きな構造バリエーションを分子動力学シミュレーションとPaCS-MDで生成できたことから、順調に研究が進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
FlhAの単量体に関してはPaCS-MDにMSMを組み合わせて、自由エネルギー地形の解析を行い、構造変化と自由エネルギー・変異の効果を明らかにする。
FliGに関しては、これまでに得た大きな構造のバリエーションをクラスタリングし、それぞれのクラスターの代表構造をドッキングすることで多量体構造の予測をおこなう。FliGに関しては最近ドメインスワッピングの可能性が実験的に示唆されているので、この点が計算結果とつじつまが合っているかどうかを検討する。
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