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2012 年度 実績報告書

ATPが制御するアクトミオシン強結合-弱結合転移の分子基盤

公募研究

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 23118716
研究機関早稲田大学

研究代表者

高野 光則  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40313168)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
キーワード分子モーター / アクトミオシン / アロステリック応答 / 静電相互作用 / 分子動力学シミュレーション
研究概要

水中におけるミオシンの長時間分子動力学シミュレーションを行い、ATP結合によって誘起されるミオシンのアロステリック応答を研究した。表面に生じる分極電荷とアクチン結合領域近傍にあるループ領域の応答を解析により、ミオシンがアクチンとの結合親和性を制御する分子機構についての新しい描像をえることができた。また、ミオシン周囲の水の物性、およびATP結合による影響の解析から、アクチンとミオシンの結合に水が積極的に関与している様子がうかびあがってきた。一方、アンブレラサンプリングを用いたミオシンの自由エネルギー計算からは、ミオシンのレバーアーム部位の変化により分子内の電荷分布の変化が誘起されることが示された。この応答もアクチンとの結合親和性の制御に重要であると考えられた。レバーアーム部位の構造変化を反応座標にとって計算した自由エネルギープロファイルもふまえて、アクトミオシンのエネルギー変換機構(力発生機構)について静電相互作用を基軸にした全体像を構築することができた。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Coupling of lever arm swing and biased Brownian motion in actomyosin2014

    • 著者名/発表者名
      Q.-M. Nie, A. Togashi, T. N. Sasaki, M. Takano, M. Sasai, T. P. Terada
    • 雑誌名

      PLoS Comput. Biol.

      巻: 10 ページ: e1003552

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1003552

    • 査読あり
  • [学会発表] 静電アロステリー:分子モーターと天然変性蛋白質の共通性

    • 著者名/発表者名
      高野光則
    • 学会等名
      日本生化学会九州支部シンポジウム
    • 発表場所
      佐賀
    • 招待講演
  • [学会発表] ミオシンのレバーアームスイング再考II:静電相互作用ネットワーク解析からの示唆

    • 著者名/発表者名
      大貫隼、佐藤昂人、梅澤公二、上田太郎、高野光則
    • 学会等名
      生体運動合同班会議
    • 発表場所
      広島
  • [学会発表] Mechano-electrical coupling in a motor protein

    • 著者名/発表者名
      Jun Ohnuki, Takato Sato, Koji Umezawa, Mitsunori Takano
    • 学会等名
      8th Asian Biophysics Association Symposium
    • 発表場所
      Jeju (Korea)
  • [学会発表] Density fluctuation of water around myosin

    • 著者名/発表者名
      Takato Sato, Jun Ohnuki, Koji Umezwa, Mitsunori Takano
    • 学会等名
      Nagoya Symposium on Depletion Forces: Celebrating the 60th Anniversary of the Asakura-Oosawa Theory
    • 発表場所
      名古屋
  • [学会発表] 分子機械と天然変性タンパク質に通底する静電アロステリック機構

    • 著者名/発表者名
      高野光則
    • 学会等名
      HPCI戦略プログラムシンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 招待講演
  • [学会発表] キネシン-微小管結合におけるループ領域と静電相互作用の寄与

    • 著者名/発表者名
      水原志暢、大貫隼、梅澤公二、高野光則
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      東広島
  • [学会発表] Density fluctuation of water around myosin

    • 著者名/発表者名
      Takato Sato, Jun Ohnuki, Koji Umezawa, Mitsunori Takano
    • 学会等名
      第50回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋
  • [学会発表] Free energy calculation of lever-arm swing of myosin and the effect of actin filament

    • 著者名/発表者名
      大貫隼、佐藤昂人、梅澤公二、高野光則
    • 学会等名
      第50回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋
  • [学会発表] Electrostatic network and electro-allostery in myosin: Response to lever-arm swing

    • 著者名/発表者名
      Jun Ohnuki, Takato Sato, Koji Umezawa, and Mitsunori Takano
    • 学会等名
      Symposium on Hydration and ATP Energy
    • 発表場所
      仙台
  • [学会発表] Electrostatic network and electro-allostery in myosin: Response to ATP-binding

    • 著者名/発表者名
      Takato Sato, Jun Ohnuki, Koji Umezawa, Mitsunori Takano
    • 学会等名
      Symposium on Hydration and ATP Energy
    • 発表場所
      仙台
  • [学会発表] Local dielectric constants in/around a motor protein calculated based on Onsager-Kirkwood scheme with local mean-field approximation

    • 著者名/発表者名
      Asahi Konno, Koji Umezawa, Takato Sato, Mitsunori Takano
    • 学会等名
      Symposium on Hydration and ATP Energy
    • 発表場所
      仙台

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公開日: 2015-05-28  

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