タンパク質合成反応サイクルにおけるリボソームの構造変化メカニズム解析

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22570165
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 石田 恒 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (60360418)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: リボソーム / 電子顕微鏡 / 分子動力学 / 伸長因子EF-G / tRNA 転位

研究概要

X 線結晶解析により高分解能で解かれたリボソーム -mRNA-tRNA-EFG 複合体をタンパク質合成反応(tRNA 転位反応)前後の電子顕微鏡像にあてはめることで、その反応過程における構造変化メカニズムを解析した。その結果、リボソームのねじれ様運動、ヘッド回転運動、およびP/E-gate の開閉がtRNA 転位の自由エネルギー変化に重要な役割を果たしていることが明らかになった。さらには、EF-G タンパク質の外部運動および蝶つがい様(内部)運動がtRNA 転位反応を促進していることもわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulation System for structural analysis of biomolecules by high performance computing (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishida, H
  • 雑誌名: Progress in Nuclear Science and Technology 巻: 2 ページ: 470-476
  • 査読あり
• [学会発表] Free-energy landscape of tRNA translocation through ribosome revealed by electron microscopy density map and molecular dynamics simulations (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishida, H and Matsumoto, A
  • 学会等名: Biophysical society 57th annual meeting
  • 発表場所: Philadelphia, USA
  • 年月日: 2013-02-04
• [学会発表] Dynamics of tRNA translocation revealed by electron microscopy density map and molecular dynamics simulations (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishida, H and Matsumoto, A
  • 学会等名: Mini-Symposium on Modeling, Simulation and Function of Biomolecular Assemblies
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] Free-energy landscape of translocation through ribosome analysed using MD simulations and cryo-EM density maps (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishida, H. and Matsumoto, A
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] Energy landscape of translocation of tRNA molecules through ribosome revealed by electron microscopy density map and molecular dynamics simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishida, H. and Matsumoto, A
  • 学会等名: CECAM workshop on "Dynamics of protein-nucleic acid interactions : Integrating simulations with experiment"
  • 発表場所: Switzerland, Zurich
  • 年月日: 2011-09-16