2015 Fiscal Year Annual Research Report
多機能多ドメイン蛋白質の構造可塑性と機能統合：構造からシステムへの理論研究
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25251019
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高田 彰二 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60304086)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
検崎 博生 国立研究開発法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (20402464)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | タンパク質 / p53 / DnaA / Ste5 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ａ）３つのターゲットp53, DnaA, Ste5各々について、高田が分子動力学（MD）シミュレーション研究を進めた。マルチスケール技法によって粗視化モデルを構築し、粗視化モデルで蛋白質全長およびその複合体の機能シミュレーションを行った。粗視化シミュレーションには、高田、検崎らが開発中のソフトウエアCafeMolを用いた。
１）多機能性転写因子p53：p53が認識する特異的DNA配列の多様性やヌクレオソーム環境下でのp53の結合について解析を行った。ヒトのDNA配列、ChiP-seqデータに基づき、ヌクレオソーム上に存在するp53認識サイトを認識する過程に着目して、その動的過程を調べた。p53のターゲットのうち細胞周期阻止関連とアポトーシス関連でその挙動が異なることが示唆されており、その分子機構を調査中である。２）染色体複製開始因子DnaA：DNA複製開始複合体について粗視化シミュレーションによって得られた構造をもとに、より高精度な原子モデルに変換することに成功した。計算モデルは、複製開始複合体が、従来言われていた左右二つの領域ではなく、左・中央・右の三つの領域に分かれることを示唆した。また、DnaAオリゴマーが二重鎖DNAと結合した複製初期過渡複合体から開裂を起こし、一本鎖DNAに結合して開裂複合体を形成する過程のシミュレーションを開始した。
Ｂ）p53, DnaAについて、それぞれ鎌形、片山らの実験と比較検証を行った。特に、DnaAについて、片山らが実施した、様々なDNA変異体の複製開始活性を説明するために、対応する変異体についての構造モデルを作成し、それを用いて実験データを説明することができた。
Ｃ）これらの研究からのフィードバックとして、検崎と高田は、粗視化モデルの改良を行った。
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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
p53については、当初計画のほぼ予定通りに研究が進んだ。DnaAについては、実験データとの比較が当初予想したよりも深いレベルで達成されている。Ste5については、もとになる実験構造の難しさもあり、苦戦している。総合すれば、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
p53については、現在実施中の、ヌクレオソーム環境下にその認識エレメントがある場合についてのシミュレーションを進め、28年度内にその結果をまとめる予定である。現在、そのために必要な特異結合のモデリングを行っており、それがまとまれば直ちに本計算が可能となる。DnaAについては、現在進めている、二本鎖が開裂してDnaAのAAA+ドメインが一本鎖を認識するプロセスの研究を28年度内に完成させる。DNA複製開始複合体の完全な状態の原子レベルの構造モデルを構築することが最終目標となる。Ste5については、今後、改めてリン酸化カスケードの酵素本体であるMEK, ERKの構造状態の特徴づけを行う。
これまで、様々な応用計算を通じて改良を続けてきた粗視化シミュレーションソフトウエアCafeMolの最新版を整備し、28年度のなかで公開し、他の研究者の利用を促進する。
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