Mechanism of allosteric dissociation by regulator proteins of actin filament elongation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K12217
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Koike Ryotaro 名古屋大学, 情報学研究科, 助教 (20381577)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 動的構造 / 分子シミュレーション / アクチン

Outline of Final Research Achievements

Actin filament elongation is regulated by a number of proteins. Actin capping protein (CP) binds to the end of filament and inhibits their elongation, whereas CARMIL protein binds to CP and can dissociate it from filament. Structural flexibility of CP is expected to be the key to this dissociation. In this study, using molecular dynamics simulation and elastic network model, we comprehensively investigated the effect of binding of CARMIL on the flexibility of CP. As a result, we clarified which part of CARMIL significantly changes the flexibility of CP. We also clarified the characteristics binding patterns of the parts that change the flexibility.

Free Research Field

構造バイオインフォマティクス

Academic Significance and Societal Importance of the 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いる．フィラメントを制御する蛋白質の研究は，細胞の変形・運動といったマクロな現象が，分子レベルでどのように実現されているのかを理解するために欠かせなない．制御蛋白質の働きには揺らぎが関わっている．蛋白質間の結合と揺らぎがどのように関係するか，分子シミュレーションや弾性ネットワークモデルを使って網羅的に解析し，結合と揺らぎの関係を明らかにした．結合と揺らぎに関する知見は，フィラメントの伸長を制御する蛋白質の働きをコトンロールするための基盤となる．