2021 年度研究成果報告書

時計タンパク質における時空間階層運動の協奏が創る機能発現機構の理論的解明

研究課題

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研究課題/領域番号	18K14185
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関	分子科学研究所
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)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード	体内時計 / シアノバクテリア / 時計タンパク質 / 数理モデル / 概日リズム
研究成果の概要	本課題ではシアノバクテリアの体内時計の中枢を構成する時計タンパク質KaiABC振動子の動作原理に関し理論研究を行った。特に、KaiB-KaiC複合体形成に焦点を絞り、その詳細な進行過程を理論的に提案した。本研究のでは既報の実験データを詳細に検討することで、見過ごされた重要な事実を理論的/数値的に立証した。例えば2020年にはKaiB-KaiC複合体形成速度の遅さの起源に関し、従来の説とは異なりKaiC側に遅さの起源が存在することを示した。また最終年度には、KaiB-KaiC複合体形成とKaiCのATP加水分解の協同関係の詳細を理論的見地から新たに提案した。
自由記述の分野	理論化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	体内時計は多くの生物が備える機能であり、その原理の解明は重要である。特にシアノバクテリアの体内時計はわずか３種のタンパク質から構成されており、時計の原理を分子レベルで理解するために格好のモデルである。本研究は振動子の発振において中枢的な役割を担うKaiB-KaiC複合体形成の機構を素過程レベルで明らかにした。これは振動子の分子レベルの動作原理の更なる理解につながるものと考えられる。