2015 Fiscal Year Annual Research Report
分子シミュレーションによるV型ATPaseの回転機構の解明
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25291036
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
池口 満徳 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (60261955)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | V型ATPase / 分子モーター / 分子シミュレーション / 分子動力学 / V1-ATPase |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、コンピュータシミュレーションを用いて、V型ATPaseの回転機構を明らかにすることを目的としたものである。平成26年度までに、まず、V1-ATPaseの立体構造に対し、溶媒を露わに含んだ全原子分子動力学（MD）シミュレーションを実行した。このシミュレーションは、安定構造の周囲の構造ゆらぎを計算する平衡MDシミュレーションであり、V1-ATPaseの構造柔軟性の特徴や相関運動のありかたについて多くの知見を得ることができたが、実際に軸が回転する現象を観察するには、シミュレーションの時間スケールが短すぎるという問題があった。そこで、各アミノ酸を一つの粒子として取り扱う粗視化MDシミュレーションを導入することで、長時間ダイナミクス計算を実現し、軸の回転を直接計算することを試みた。その計算では、軸回転を観察することはできたが、回転機構の解明には、用いた粗視化MDのパラメータの精度に問題があった。
そこで、平成27年度には、全原子MDシミュレーションからの知見をもとにして、粗視化MDシミュレーションのパラメータを調整し、軸回転のシミュレーション計算を行うというマルチスケールMDシミュレーションを実施した。具体的には、まず、全原子MDから得られた構造ゆらぎを再現するように、粗視化MDのパラメータを調整した。その結果、構造ゆらぎの指標であるRMSFが相関係数0.8程度で一致した。このように、結晶構造周辺での構造ゆらぎを粗視化MDで再現することに成功したので、120度回転前と回転後の２構造を繋ぐシミュレーションをMultiple-Goモデルを用いて実施した。その結果、軸回転の再現に成功し、その回転過程には、ATPの結合を促すような大きく開いた結晶構造に類似した構造が出現するなど、回転前と回転後の構造を単純に繋いだ径路からは得られない回転機構が明らかになった。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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