| 研究課題/領域番号 |
18K14185
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| 研究機関 | 分子科学研究所 |
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研究代表者 |
甲田 信一 分子科学研究所, 理論・計算分子科学研究領域, 助教 (10790404)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 体内時計 / 概日リズム / シアノバクテリア / 反応モデル |
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| 研究実績の概要 |
シアノバクテリアの３種のタンパク質KaiA, KaiB, KaiCは現在知られている中で最も小さい生物時計を構成する。その単純さゆえに、概日リズムの分子的起源解明を目的とした研究が行われ、多くの基礎的な過程（ATPの化学反応、タンパク質の構造変化、タンパク質間の複合体形成）が明らかにされてきた。しかし、それらの過程がいかに組み合わさって時計の機能を生み出しているかは詳しくわかっていない。
そこでミクロな素過程の組み合わせから生体機能が発現する機構を理解することを目指し、断片的に積み重ねられてきた各種の実験事実を統合した反応モデル（反応速度式のセット）を構築した。特に本年度は、昨年度に構築したモデルのパラメータを改良し、より多くの実験事実の再現が可能となった。また、そのモデルを利用した解析を通じ、体内時計の最も重要な性質である周期の温度非依存性およびタンパク質濃度非依存性が、ある共通のメカニズムを利用して実現されている可能性が示された。この結果は現在投稿中である。
また一方でKaiCとKaiBの結合が遅いことが実験的に知られている。これは24時間という長い周期を実現するために重要な過程であるが、その遅さの起源について現在二つの対立する説が提案されている。そこで、速度論的な基礎理論の構築、および、結合のモデル構築を通じた解析を行い、二つの説のうちの一方の妥当性を示すことに成功した。基礎理論と結合モデルのそれぞれは近日中に学術誌へ投稿する予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ミクロな素過程の組み合わせから生体機能が発現する機構を理解することを目指し、断片的に積み重ねられてきた各種の実験事実を統合した反応モデル（反応速度式のセット）を構築した。特に本年度は、昨年度に構築したモデルのパラメータを改良し、より多くの実験事実の再現が可能となった。また、そのモデルを利用した解析を通じ、体内時計の最も重要な性質である周期の温度非依存性およびタンパク質濃度非依存性が、ある共通のメカニズムを利用して実現されている可能性が示された。この結果は現在投稿中であり、課題は順調に進展している。
また一方でKaiCとKaiBの結合が遅いことが実験的に知られている。これは24時間という長い周期を実現するために重要な過程であるが、その遅さの起源について現在二つの対立する説が提案されている。そこで、速度論的な基礎理論の構築、および、結合のモデル構築を通じた解析を行い、二つの説のうちの一方の妥当性を示すことに成功した。基礎理論と結合モデルのそれぞれは近日中に学術誌へ投稿する予定であり、課題は順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
KaiBとKaiCの結合において重要な役割を担うKaiBの構造変化をさらに詳しく調べる予定である。ここでは構造変化の分子シミュレーションを行い、構造変化を制御する原子的なメカニズムを明らかにすることを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度に予定していた計算機の購入は適当な商品を見出すことができなかったため来年度に持ち越すことにした。また、来年度は研究成果の発表のための旅費にも使用する予定である。
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