2017 Fiscal Year Annual Research Report
Flexibility, interactions, and function control mechanisms in multi-domain proteins
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15H04357
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
北尾 彰朗 東京工業大学, 生命理工学院, 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。
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。単量体に関しては前年度から行ってきた、PaCS-MD（Parallel Cascade Selection Molecular Dynamics）で広い構造空間を探索し、更にMSM（Markov State Model）を用いた自由エネルギー地形の解析を更に複数回行い、より統計性を増した。前年度に既に温度感受性変異体であるG368Cでは、300Kでは自由エネルギーにはそれほど大きな変化はないものの、315Kではドメイン２と４が近づいたクローズ構造が安定であることを見出していたが、統計性を増したデータによってこの結果をより強く裏付けることができた。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9量体モデルを初期構造として、長時間のMDシミュレーションを300Kおよび315Kで実施してその構造変化を調べ、多量体形成によるフレキシビリティの変化と、変異の影響の解明を進めた。
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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において、単量体の大きな構造変化に伴う自由エネルギー変化をPaCS-MDとMSMから計算が完了し、また９量体のMD計算が進展したことから、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 |
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がFlhAを対象にして進展してきたことから、マルチドメインタンパク質の構造バリエーションを生成し、目的（３）についてより本格的に取り組む。具体的にはFlhA 9量体モデルを用いた計算を継続し、９量体形成による効果をより詳しく解明する。
また目的（２）に関しては、デングウィルスのNS3タンパク質に注目し、プロテアーゼドメインとヘリケースドメインの連携についてPaCS-MDによる解析を行う。
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