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2022 Fiscal Year Annual Research Report

生体発動分子ATPアーゼの構造変化と機能発現メカニズムの網羅的解析

Publicly Offered Research

Project AreaMolecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion
Project/Area Number 21H00394
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

小池 亮太郎  名古屋大学, 情報学研究科, 助教 (20381577)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Keywords構造バイオインフォマティクス / データベース / 構造機能相関
Outline of Annual Research Achievements

ATPアーゼはATPの加水分解から得られるエネルギーを利用し,さまざまな分子機能を実現する蛋白質の総称で,生体発動分子の好例である.ATPアーゼがどのように機能を実現しているのか,そのメカニズムを理解するためには,ATPアーゼの構造変化を明らかにする必要がある.ATPアーゼの構造変化,どの部位がどう動いているか,を明らかにすることで,機能するときにATPアーゼで何が起こっているのかを理解できる.生体内ではたらくさまざまなATPアーゼの構造変化を網羅的に解析し,ATPアーゼに特徴的な構造変化を明らかにする.また,ATPアーゼの機能に応じて,メカニズムがどう違うのか,構造変化と機能の相関関係を調査する.
昨年度は,各ATPアーゼでの構造変化の有無をまずは調べた.今年度は,複数の蛋白質からなる蛋白質複合体を形成することでATPアーゼとして機能するものに着目し,その構造変化が複合体に特有のものかどうかを調べる.まずは,昨年度に収集したデータから,複合体として機能するATPアーゼを抽出した.また,比較的近縁種由来のATPアーゼは冗長な結果を生みやすいことを踏まえ,1つのグループにまとめた.その結果,構造変化の解析が可能な複合体ATPアーゼを約100グループほど特定することができた.このデータを調べたところ,全体の6割のグループでは複合体特有の構造変化が起こっていることが分かった.ATPアーゼに限らずホモ2量体(最も単純な蛋白質複合体)の構造変化を調べたところ,複合体特有の構造変化を示すものは全体の2割程度であった.つまり,ATPアーゼでは,複合体であることを利用した構造変化,すなわち,複合体を構成する蛋白質が連動した運動,を起こすものが多いことが分かる.このことは,ATPアーゼ複合体が,単に蛋白質が寄り集まっているのではなく,その運動も連動するように構成されていることを示唆する.

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (3 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Rational design of phase separating peptides based on phase separating protein sequence of p532023

    • Author(s)
      Kamagata Kiyoto、Hando Atsumi、Ariefai Maulana、Iwaki Nanako、Kanbayashi Saori、Koike Ryotaro、Ikeda Keisuke
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Pages: 5648

    • DOI

      10.1038/s41598-023-32632-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structures and mechanisms of actin ATP hydrolysis2022

    • Author(s)
      Kanematsu Yusuke、Narita Akihiro、Oda Toshiro、Koike Ryotaro、Ota Motonori、Takano Yu、Moritsugu Kei、Fujiwara Ikuko、Tanaka Kotaro、Komatsu Hideyuki、Nagae Takayuki、Watanabe Nobuhisa、Iwasa Mitsusada、Ma?da Yuichiro、Takeda Shuichi
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 119 Pages: e2122641119

    • DOI

      10.1073/pnas.2122641119

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Structural changes of ATPase complexes in the PDB2022

    • Author(s)
      Ryotaro Koike
    • Organizer
      第60回日本生物物理学会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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