2019 Fiscal Year Annual Research Report
Design principles of protein structures underlying allosteric regulation
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16K05518
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
冨樫 祐一 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (50456919)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
FLECHSIG HOLGER 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 特任助教 (00758964)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | アロステリック制御 / 分子内情報伝達 / 構造機能相関 / 生体高分子 / タンパク質 / 粗視化分子動力学 / 進化的最適化 / 計算生物物理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、アロステリック制御に不可欠な、構造変化を介した情報伝達を実現する設計原理を明らかにすることを目指し、解析的アプローチと構成的アプローチとの両面から研究を展開してきた。
前年度、解析的アプローチによりアミノ酸配列の変異の影響を検討する過程で、先行研究で提案された種々の改良型弾性ネットワークモデルに共通する問題点が示唆された。本年度は、多種のタンパク構造を用いた網羅的な解析を通じて、この問題点を明らかにした。結果的に、検討した手法で変異の影響を考察することは困難という結論になったが、同時に、モデルの振舞いがパラメタの詳細によらず頑健であり、単純なモデルを用いたこれまでの解析が妥当であることも示唆された。本成果は論文として発表した。
また、構成的アプローチによる研究において、モデル構造の進化的最適化の過程を詳細に解析した。その結果、モデルの最適化でみられたアロステリック効果の改善が、単一の遅い緩和モードの生成と直接関係していることが明らかとなった。この手法の長所は因果関係を明らかにできることであるが、より体系的かつ定量的に論ずるため、モデルを拡張し、情報理論とゆらぎの熱力学を援用して解析を進めた。
両アプローチを通じて、単一のタンパク質から大きな分子複合体に適用範囲を広げることを試みた。以前、DNAの粗視化弾性ネットワークモデルの構築・解析を行ったが、本研究の一部として新たに、DNA・タンパク複合体のモデルを考え、その内部での力学的情報伝達を議論した。本研究の範囲を越える、よりマクロな構造に対する粗視的なモデルについては、今後、本研究を基課題とする国際共同研究課題において研究を継続する。
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Research Products
(18 results)
