Pループ型ATP加水分解酵素の機能発現機構の解明

2009 年度 実績報告書

• 研究領域: 水を主役としたＡＴＰエネルギー変換
• 研究課題/領域番号: 21118519
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 池口 満徳 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 准教授 (60261955)
• キーワード: P-loop / ATP加水分解酵素 / 相同組換え / RecA / Rad51 / RadA / 分子動力学 / Swi5 / Sfr1 / F1-ATPase / 水のエントロピー

研究概要

P-loop型ATP加水分解酵素である、相同組換えで機能するRecA/Rad51/RadAファミリータンパク質のうち、RecAタンパク質についてフィラメントモデルを作成した。フィラメントモデルは、活性型と非活性型の二通りを作成した。プロトマー間相互作用を計算したところ、活性型はATP結合時に安定化されていた。さらに、RecA/Rad51/RadAファミリータンパク質の活性を向上させるメディエーターSwi5/Sfr1タンパク質の存在が分裂酵母において知られている。このSwi5/Sfr1について、溶液構造をX線溶液散乱によって決定し、上記のフィラメント構造との結合モデルを提案した。
また、別なP-loop型加水分解酵素である分子モーターF1-ATPaseの回転メカニズムについて、京都大学の木下グループと共同し、木下グループで開発されている水のエントロピー計算法を適用した。この方法で計算されたF1-ATPaseの水のエントロピーの結果は、我々のグループでの分子動力学シミュレーションで得られたF1-ATPaseのサブユニット間パッキングにおける非対称構造を見事に再現しており、その熱力学的基盤を与えた。ここから、水のエントロピーが分子モーター回転機構において、重要な役割を果たしていることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural and functional analysis of the intrinsic inhibitor subunit ε of F_1-ATPase from photosynthetic organisms (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Yagi, H.Konno, T.Murakami-Fuse, A.Isu, T.Oroguchi, H.Akutsu, M.Ikeguchi, T.Hisabori
  • 雑誌名: Biochem.J. 425 ページ: 85-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] Normal mode analysis of protein dynamics in a non-eckart frame (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Fuchigami, S.Omori, M.Ikeguchi, A.Kidera
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 132 ページ: 104109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular dynamics simulations of the isolated β subunit of F_1-ATPase (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ito, M.Ikeguchi
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 490 ページ: 80-83
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular modeling of the HAMP domain of sensory rhodopsin II transducer from Natronomonas pharaonis (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Nishikata, S.Fuchigami, M.Ikeguchi, A.Kider+a
  • 雑誌名: BIOPHYSICS 6 ページ: 27-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] Latent dynamics of a protein molecule observed in dihedral angle space. (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Omori, S.Fuchigami, M.Ikeguchi, A.Kidera
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 132 ページ: 115103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Free-energy function based on an all-atom model for proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshidome, K.Oda, Y.Harano, R.Roth, Y.Sugita, M.Ikeguchi, M.Kinoshita
  • 雑誌名: Proteins 77 ページ: 950-961
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear response theory in dihedral angle space for protein structural change upon ligand binding (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Omori, S.Fuchigami, M.Ikeguchi, A.Kidera
  • 雑誌名: J.Comput.Chem. 30 ページ: 2602-2608
  • 査読あり
• [学会発表] Theoretical study on rotation mechanism of molecular motor F1-ATPase (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsunori Ikeguchi
  • 学会等名: International Symposium on Hydration and ATP Energy(招待講演)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20100308-20100310
• [学会発表] F1-ATPaseの回転のメカニズムに関する一考察:水のエントロピーの重要性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉留崇, 伊藤祐子, 池口満徳, 木下正弘
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20100308-20100310
• [学会発表] Solution structures of DNA recombination mediators Swi5 and Sfr1 in fission yeast studied by small-angle x-ray scattering (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kokabu, T.Oroguchi, Y.Murayama, N.Kuwabara, T.Yamane, H.Hashimoto, S.Unzai, T.Shimizu, H.Iwasaki, M.Ikeguchi
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 20091030-20091101
• [学会発表] 分裂酵母の相同組換えに機能するSwi5とSfr1の溶液構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小甲裕一, 苙口友隆, 村山泰斗, 桑原直之, 山根努, 橋本博, 雲財悟, 清水敏之, 岩崎博史, 池口満徳
  • 学会等名: 日本蛋白質学会第9回年会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 20090520-20090522