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細胞は高ストレス下において、mRNAから新規蛋白質を合成する翻訳過程を抑制することで、細胞増殖を停止させている。このとき翻訳を制御しているのが、セリンスレオニンキナーゼであるmTORC1である。mTORC1は基質蛋白質をリン酸化することで、結合因子との相互作用を変化させ、機能的に関連のあるmRNAの翻訳効率を変化させる。mTORC1の基質のひとつに、RNA結合蛋白質LARP1がある。LARP1は、細胞増殖に関わるTOP mRNAと結合し翻訳を制御することで、細胞増殖を調節している。そこで本研究では、LARP1とTOP mRNAの相互作用について構造学的解析を行い、TOP mRNAの翻訳制御機構について解明することを目的とした。
LARP1とTOP mRNAの相互作用は、mTORC1によるLARP1のリン酸化により制御されていることが示唆されている。そこでまず初めに、mTORC1のリン酸化により生じる蛋白質間相互作用の変化について検証することにした。本研究では、LARP1と同様にmTORC1によりリン酸化される蛋白質である4E-BP1と、その結合因子であるeIF4Eとの複合体をモデル分子として用いた。分子動力学シミュレーションを用いて、各リン酸化状態の4E-BP1/eIF4E複合体の構造変化を計算した。その結果、4E-BP1のpS65pT70は、S65からT70にかけての領域とそれに続くC末端tailの部分が大きく構造変化し、eIF4EのN末端、α-2 helixおよびβ-2 strandとの相互作用が阻害されていた。以上の結果は、以前の実験データと良い一致を示したことから、MD計算から得られたpS65、pT70およびpS65pT70の最終構造は、実際のリン酸化4E-BP1/eIF4E複合体の構造を反映していると考えられる。
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