| 研究領域 | 理論と実験の協奏による柔らかな分子系の機能の科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
26104511
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
櫻井 実 東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 教授 (50162342)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2015年度)
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| 配分額 *注記 |
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | ABCトランスポーター / MDシミュレーション / ATP加水分解 / QM/MMシミュレーション / ATP / 水 / 自由エネルギー / 熱揺らぎ |
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| 研究実績の概要 |
１．all-atom GoモデルをエクスポーターMsbAに適用し、transmembrane domain (TMD)の内向きから外向きへの構造転移の経路を調べた。その結果、この構造転移は、nucleotide binding domain (NBD)は閉じているがTMDはまだ外向きに開いていない中間体(occluded state)を経由して起こるとすると実験結果をよく説明できることが判明した。さらに、この構造転移をアミノ酸残基間のコンタクトの変化として時系列解析することにより、intracellular loop(ICL)がNBDの運動をTMDに伝える役割を果たしていることが判明した。
２．マルトーストランスポーターは、NBDに相当するMalK2, TMDに相当するMalFG、さらに基質をリクルートする役割をするMalEを含めると全部で５つのドメインから成る巨大な蛋白質である。このフルトランスポーターを膜に埋め込んだ系のMDシミュレーションに成功した。その結果、NBDにATPが結合するだけではNBDの二量体化は起こらず、マルトースと結合したMalEが細胞外側のMalF-P2領域に結合したときのみ、二量体化が起こることが判明した。
３．ABCトランスポーターのATP加水分解機構を量子化学的に解明するため、前述したMalK2にATPが結合した状態に対しQM/MM metadynamics計算を適用し、加水分解反応の自由エネルギー曲面を得ることに成功した。その結果、活性化エネルギーの計算値は14.8 kcal/molとなり実験値（16.3 kcal/mol）をよく再現した。反応は、Glu159が一般塩基として近傍の水分子からプロトンを引き抜くことにより開始され、反応全体はいわゆる”dissociation model”に従うことが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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