2020 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical prediction of mutations that speed up substrate transportation in transporter protein
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18H02415
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| Research Institution | Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
岡崎 圭一 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 計算科学研究センター, 准教授 (50792529)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | トランスポーター / 分子動力学シミュレーション / 遷移パス / 疎水性ゲート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、トランスポーターが基質を輸送する際の構造遷移ダイナミクスを分子動力学シミュレーションで明らかにして、そこから基質輸送速度を変える変異の予測をする。そして、実験で基質輸送能の測定を行い改変を確認する。これにより、トランスポーターのデザイン原理を明らかにするのが目的である。
今年度は、古細菌由来のNa+/H+交換輸送体であるPaNhaPのシミュレーション結果をマルコフ状態モデルで解析して、交互アクセス構造変化についての自由エネルギー面を得た。これにより、各構造状態の安定性、過渡的な中間状態の同定、交互アクセス構造変化の時間スケールなどを明らかにした。また、前年度に同定した疎水性ゲートを構成する他の疎水性残基も同定して、基質輸送速度を変えうる変異の新たな候補になる可能性が出てきた。
また、新たに別のトランスポーターにおける基質輸送ダイナミクスのシミュレーションも進めた。このトランスポーターは、我々の腸内でシュウ酸輸送に関わっているものである。まず、トランスポーターへの基質結合様式を量子化学計算によって明らかにして、結晶構造において見られる結合様式を再現することを示した。また、このトランスポーターにおいても、疎水性ゲートの存在を発見して、ホモログタンパク質間で疎水性ゲートが保存されていることを示した。従って、疎水性ゲートの変異による基質輸送速度の調節が、トランスポーター全般的に可能である可能性を示唆することができた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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