研究課題
本研究課題では、トランスポーターが基質を輸送する際の構造遷移ダイナミクスを分子動力学シミュレーションで明らかにして、そこから基質輸送速度を変える変異の予測をする。そして、実験で基質輸送能の測定を行い改変を確認する。これにより、トランスポーターのデザイン原理を明らかにするのが目的である。今年度は、古細菌由来のNa+/H+交換輸送体であるPaNhaPのシミュレーション結果をマルコフ状態モデルで解析して、交互アクセス構造変化についての自由エネルギー面を得た。これにより、各構造状態の安定性、過渡的な中間状態の同定、交互アクセス構造変化の時間スケールなどを明らかにした。また、前年度に同定した疎水性ゲートを構成する他の疎水性残基も同定して、基質輸送速度を変えうる変異の新たな候補になる可能性が出てきた。また、新たに別のトランスポーターにおける基質輸送ダイナミクスのシミュレーションも進めた。このトランスポーターは、我々の腸内でシュウ酸輸送に関わっているものである。まず、トランスポーターへの基質結合様式を量子化学計算によって明らかにして、結晶構造において見られる結合様式を再現することを示した。また、このトランスポーターにおいても、疎水性ゲートの存在を発見して、ホモログタンパク質間で疎水性ゲートが保存されていることを示した。従って、疎水性ゲートの変異による基質輸送速度の調節が、トランスポーター全般的に可能である可能性を示唆することができた。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件)
Frontiers in Molecular Biosciences
巻: 8 ページ: 619381～619381
10.3389/fmolb.2021.619381
The Journal of Physical Chemistry B
巻: 124 ページ: 6475～6487
10.1021/acs.jpcb.0c02698
The Journal of Chemical Physics
巻: 153 ページ: 054115～054115
10.1063/5.0009066
