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2009 Fiscal Year Annual Research Report

分子モーターの機能ファネル理論

Research Project

Project/Area Number 20244068
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

笹井 理生  Nagoya University, 大学院・工学研究科, 教授 (30178628)

Keywords蛋白質 / 分子モーター / 機能ファネル / 粗視化モデル / フオールディング / 統計力学理論 / アロステリック変形
Research Abstract

ミオシン、あるいはキネシンなどの分子モーターは、負荷の強弱に柔軟に応答して常温で効率よく動作する、人間のつくるエンジンを超えた能力を持つ優れたモーターである。本研究では、蛋白質が大きく柔らかく動く姿を捉える新しい粗視化モデル、およびアロステリック変形の基礎理論を展開して、強い熱揺らぎに曝されているにもかかわらず高機能を発揮する、分子モーターの物理的原理を明らかにする。生理的に重要なミリ秒以上にわたる過程に焦点をあてた計算機シミュレーションを実行し、分子モーターの動作を説明する機能ファネル仮説を提唱して、これを批判的に検証する。
21年度は
(1)アロステリック転移の前後の2つの構造を参照する、新しい計算科学的モデルを開発し、アデニレートキナーゼと呼ばれる蛋白質に適用して、open構造からclosed構造への転移をエントロピーとエネルギーのバランスの観点から合理的に説明することに成功した。
(2)アクトミオシン系についてのシミュレーションを行った結果、電荷を変える突然変異やイオン濃度の変化によってミオシンの運動が大きく異なるなど、アクチンとミオシンの間の静電相互作用がミオシンの運動の一方向性を生み出すために、非常に重要であることを明らかにすることができ、長年の論争が続いたアクトミオシンの動作機構の問題解決に向けて、貢献することができた。レバーアーム変形やアクチンーミオシン間相互作用領域の構造変化の影響を分析した。

  • Research Products

    (7 results)

All 2010 2009

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] De Novo Protein Structure Prediction using Fragment Based Potential and Conformational Space Annealing2010

    • Author(s)
      Juyong Lee, M.Sasai, C.Seok, Jooyoung Lee
    • Journal Title

      Biophys.J 98

      Pages: 461a-461a

  • [Journal Article] Unidirectional Brownian motion observed in an in silico single molecule experiment of an actomyosin motor2010

    • Author(s)
      M.Takano, T.P.Terada, M.Sasai
    • Journal Title

      Proc.Natl.Acad.Sci.USA (掲載決定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Entropic mechanism of large fluctuation in allosteric transition2010

    • Author(s)
      K.Itoh, M.Sasai
    • Journal Title

      Proc.Natl.Acad.Sci.USA (掲載決定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multi-dimensional theory of protein folding2009

    • Author(s)
      K.Itoh, M.Sasai
    • Journal Title

      J.Chem.Phys. 130

      Pages: 145104_1-21

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Entropic mechanism of large fluctuation in allosteric transition2010

    • Author(s)
      K.Itoh, M.Sasai
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Protein Folding Dynamics
    • Place of Presentation
      Ventura, California
    • Year and Date
      2010-01-10
  • [Presentation] Harnessing the thermal noise with molecular machines2009

    • Author(s)
      M.Sasai
    • Organizer
      The 9th KIAS-SNU Conference on Protein Structure and Function
    • Place of Presentation
      Seoul National University (ソウル)
    • Year and Date
      2009-10-09
  • [Presentation] A coarse-grained MD approach for de novo prediction of protein structure2009

    • Author(s)
      M.Sasai
    • Organizer
      Asian Workshop for Protein Structure Prediction Methodology
    • Place of Presentation
      Korea Institute for Advanced Study (ソウル)
    • Year and Date
      2009-09-19

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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