2022 Fiscal Year Annual Research 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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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．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．この結合解離の分子機構の調査を行ってきた．
ここではCPとの結合様式が詳細に明らかになっているV-1蛋白質をアクチンの代わりに用いた．CP/V-1複合体にCARMILが結合したモデル構造を作成し，CARMILがCPとV-1の結合を解離させる様子の計算機シミュレーションを試みた．これまでに得られたデータの中には，CPの運動の様子が徐々に変化しているものがあり，CP中の局所的な部位の運動が盛んになっていた．その部位の中にはV-1の結合に関わるものも含まれる．このことはCARMILがV-1結合部位の運動に作用することで，解離を促すモデルを示唆する．
また，CPの運動に影響するCARMILの部位を調べるために，弾性ネットワークモデルを使った解析を行った．これにより，CARMILのどの部位が運動に与える影響が大きいか推定することができる．本研究期間中にはアクチン制御蛋白質の１つであるTwinfilinの末端部分（TW-tail）がCPと結合している構造が新たに解明された．TW-tailとCPの結合部位とCARMILのそれとは良く重なる．しかし，TW-tailはCARMILとは異なりCPとV-1の結合を阻害しない．最終年度にはTW-tailについても同様に弾性ネットワークモデルを使った網羅的な解析を行った．これにより，TW-tailのどの部位もCARMILほど大きくCPの運動を変えないことが分かった．また，TW-tailとCARMILのCPへの結合を対比することで，CARMILが運動に影響を与える部位の特徴を明らかにした．
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[Journal Article] Structures and mechanisms of actin ATP hydrolysis2022
Author(s)
Kanematsu Yusuke、Narita Akihiro、Oda Toshiro、Koike Ryotaro、Ota Motonori、Takano Yu、Moritsugu Kei、Fujiwara Ikuko、Tanaka Kotaro、Komatsu Hideyuki、Nagae Takayuki、Watanabe Nobuhisa、Iwasa Mitsusada、Ma?da Yuichiro、Takeda Shuichi
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 119
Pages: e2122641119
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] 天然変性タンパク質データベース：IDEAL2022
Author(s)
ANBO Hiroto, SAKUMA Koya, KADO Yumiko, SAKAMOTO Shigetaka, HOSODA Kazuo, SHIKAMA Noriko, DAIYASU Hiromi, TAKAGI Daisuke, YAMAGUCHI Atsuko, HATANAKA Hideki, KOIKE Ryotaro, HIROAKI Hidekazu, FUKUCHI Satoshi, OTA Motonori
Organizer
トーゴーの日シンポジウム2022
