2015 Fiscal Year Annual Research Report
計算科学と情報科学によるCTD及びCTRの構造空間と転写因子認識機構の研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Integral understanding of the mechanism of transcription cycle through quantitative, high-resolution approaches |
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| Project/Area Number |
15H01360
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
米澤 康滋 近畿大学, 先端技術総合研究所, 教授 (40248753)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 転写過程 / CTD / CTR / 分子シミュレーション / 蛋白質構造変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CTDの非コンセンサス配列は、コンセンサス配列と同様に転写サイクル過程に重要な役割を果たしています。これまでに非コンセンサス配列を含むCTDの構造空間を、拡張アンサンブル法の一つであるマルチカノニカル分子動力学（McMD）シミュレーションで広く探索し、得られた結果に対して構造クラスター分布解析等の情報科学を駆使してその特徴を抽出しました。現在は、この抽出されたCTD構造空間分布の知見を基に、コンセンサス配列と非コンセンサス配列が様々な転写因子の分子認識に及ぼすメカニズムを解析中です。
これに加えて、Pol2に作用するDSIFのCTRはCTDに似た繰り返し配列を持ちリン酸化によって転写伸長に寄与しますが、本年度はCTRとリン酸化したCTRの構造空間探索を大規模分子動力学シミュレーションで実施しました。これらの知見を基に情報科学の手法を利用してCTR構造空間が転写因子認識機構に関わるメカニズムを明らかにする事を目的とした分子シミュレーションを開始し、大規模な構造空間データを収集しつつ並行してその解析を進めています。
以上に加えて本研究目的を効率良く達成するためにCTDやCTRのリン酸化及びアセチル化等による特別な構造変化（レアイベント）を分子動力学シミュレーションで高速かつ容易に生成できる新規な理論手法を開発して国際学術雑誌 Journal of Computational Chemistry に単著で論文発表しました。
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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
Pol2が関わる転写サイクル過程に大きな寄与をするCTD及びCTRの全原子分子シミュレーションを早期に開始することができ、順調にデータを収集中です。またCTR分子シミュレーションのデータ解析からはリン酸化がCTRの2次構造に大きな構造変化を誘起することを初めて明らかにしました。現在この知見に関する論文作成中です。
加えてこれら蛋白質の構造変化をCa原子間の距離行列情報から容易に生成できる手法を開発して論文発表しました。このように本研究計画達成に向けて直実に実績と成果を上げつつあると考えています。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、分子シミュレーションの詳細なデータ解析を進めるとともにリン酸化に留まらずアセチル化などの異なる生体内化学修飾によるCTD及びCTRの複雑な構造変化を精細に捉え、転写サイクル機構に及ぼす影響を明らかにしてゆく予定です。
加えて、予想外の展開に備えて情報収集を怠らず転写サイクル新学術領域に関連する実験研究者とも情報を共有及び相互に議論を深めてより一層意義ある結果を創出できるように努力致します。
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