2021 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical study of clock proteins focusing on cooperation of spatio-temporal dynamics
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18K14185
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
甲田 信一 分子科学研究所, 理論・計算分子科学研究領域, 助教 (10790404)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 体内時計 / シアノバクテリア / 時計タンパク質 / 数理モデル / 概日リズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題ではシアノバクテリアの体内時計の中枢を構成する時計タンパク質KaiABC振動子の動作原理に関し理論研究を行った。特に、振動子のフィードバックループを構成するKaiB-KaiC複合体形成に焦点を絞り、その詳細な進行過程を理論的に提案した。本研究の特徴は既報の実験データを詳細に検討することで、見過ごされた重要な事実を理論的/数値的に立証したことにある。例えば2020年にはKaiB-KaiC複合体形成速度の遅さの起源に関し、KaiBが複合体形成速度を制御していると主張する従来の学説が根拠としていた実験データの再解釈を行い、むしろKaiC側に遅さの起源が存在すると新説を提唱した。従来の説を提唱した研究グループも本研究の新説を用いて新たな実験結果を分析するなど、本研究の結果は一定のインパクトを持って受け止められていると考えられる。また最終年度には、KaiB-KaiC複合体形成とKaiCのATP加水分解の協同関係の詳細を理論的見地から新たに提案した。ここでは別の実験研究で別の文脈で提示されていたデータに着目し、その振る舞いがこれまで提唱されていた反応スキームでは説明できないこと、さらにそのスキームをKaiCの多量体性をあらわに考慮し修正/拡張すれば良いことを理論的に示した。これにより、KaiABC振動子の周期決定機構の更なる理解が進むと考えられる。以上のような、多様な実験事実を数理モデリングに落とし込むことは本研究課題が当初より目指していたことである。この意味で本研究課題はその目標を十分に達成できたと言える。
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