2019 Fiscal Year Research-status Report
アクチンフィラメントの伸長制御蛋白質によるアロステリックな結合解離機構の研究
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19K12217
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小池 亮太郎 名古屋大学, 情報学研究科, 助教 (20381577)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 動的構造 / 分子シミュレーション / アクチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アクチンフィラメントの伸長は細胞の変形や運動という普遍的な生命現象に直結しており，多数の蛋白質によって制御される．アクチンキャッピング蛋白質（CP）はフィラメントの端に結合しその伸長を止めるが，CARMIL蛋白質はCPと結合し，フィラメントに結合したCPを引きはがすことができる（結合解離）．「CARMIL蛋白質によるCPの結合解離」の分子メカニズムを調査するために，結合解離の様子を，分子シミュレーションを用い計算機上で再現することを試みた．CPがアクチンとどのように結合しているのか，詳細はいまだ明らかになっていない．そこで，CPとの結合様式が詳細に明らかになっているV-1蛋白質を用い，CARMILがCPとV-1の結合を解離させる様子をシミュレートし，「CARMIL蛋白質によるCPの結合解離」の分子メカニズムを調査する．
まずは，CP/V-1複合体にCARMILが結合したモデル構造を作成し，その分子シミュレーションを行った．得られたシミュレーションのデータを解析し， CPとV-1の結合の様子を調べたが，シミュレーション中ではCPとV-1の解離はまだ見られなかった．そこで，CPの構造，CARMILの構造，CPとCARMILの相互作用面の構造を調べた．CPの構造と相互作用面の構造はシミュレーションの時間が進むにつれて，CPとCARMILの複合体の構造へと近づいていることが分かった．「CARMIL蛋白質によるCPの結合解離」はCP/V-1複合体にCARMILが結合し，V-1が解離し，CP/CARMIL複合体となって完了する．現状，V-1の解離は見られないが，終状態への遷移が起きつつあるのが確認できた．今後もシミュレーションを延伸し，CARMIL結合がCPや相互作用面に与える影響を調査する．
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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
研究実績の概要でも述べたが，CP/V-1複合体にCARMILが結合したモデル構造，すなわちCP/V-1/CARMIL複合体の構造，を作成し，分子シミュレーションを実行した．初期条件を変えてシミュレーションを実行し，２０回分のシミュレーションデータ（軌道データ）を得ることができた．最長の軌道データは５００ナノ秒に達しており，２０本分の軌道データを総計すると１マイクロ秒以上となる．研究計画では，初年度にCP/V-1/CARMIL複合体の分子シミュレーションの実行と，軌道データを収集することを挙げており，１つの目安として１マイクロ秒を設定していた．今回，１マイクロ秒を上回る量の軌道データを収集できたことから，「おおむね順調に進展している」とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
CP/V-1/CARMIL複合体の軌道データを想定していた分量程度は確保することができた．しかし，最長の軌道データでも依然としてV-1はCPから解離していない．そこで，これまで行ってきた分子シミュレーションを継続し，さらに長時間の軌道データを収集する．得られた軌道データ調査し，V-1の解離が見られるかを確認する．
また，これまでに得られた軌道データを解析し，動的構造の調査も始める．動的構造は「CARMIL蛋白質によるCPの結合解離」を理解するうえで重要な役割を果たすと推測される．先行研究では，CP/CARMIL複合体やCP/V-1複合体の軌道データを解析し，それらの動的構造を調べる方法を開発した．この方法をCP/V-1/CARMIL複合体の軌道データに適用し，その動的構造を調査する．先行研究の結果と対比することで，CARMILの結合がCP/V-1複合体の動的構造に与える影響を調査する．
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Research Products
(6 results)
