2019 Fiscal Year Annual Research Report
Anion permeation mechanism of aquaporin 6
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18K13517
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
山本 詠士 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (00779340)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | アクアポリン / 分子動力学シミュレーション / 分子透過 / 細胞膜 / 浸透圧 / アニオン / 水分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アクアポリン（AQP）は細胞膜に存在し，水分子を選択的に透過させる水チャネルとして知られている。しかし，中には水分子以外の低分子を選択的に透過させるAQPが存在する．それら低分子を透過させる哺乳類のAQPについては実験による立体構造の報告がないため，AQPの低分子透過メカニズムは分子レベルで明らかになっていない．本研究課題では，タンパク質立体構造予測法と分子動力学（MD）シミュレーション法を用い，アニオンチャネルとして知られるAQP6の分子透過メカニズムを分子レベルで解析した．長時間（1～2マイクロ秒）のMDシミュレーションを行い，予測した立体構造の脂質膜中での安定性を確認した．細胞膜内外にイオン濃度勾配を作り，細胞膜に電位差を負荷する非平衡MDシミュレーションでは，酸性条件において野生型AQP6が塩化物イオンを透過させた．特に，塩化物イオンはタンパク質4量体で構成される中心細孔を透過することが分子レベルで明らかになった．実験ではアミノ酸残基の変位によってアニオン透過性が阻害されることが知られているが，MDシミュレーションでもアミノ酸変位型AQP6（N63G）はアニオン透過性が阻害されることを確認した．さらに，シミュレーションからアニオン透過現象に重要なpHを検知するアミノ酸も同定した．本研究成果により，実験による立体構造の報告がないタンパク質へのMD計算の適応可能性や，分子の選択的透過を実現するナノポアの分子機構提案が可能となった点は意義がある．
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