2016 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on molecular mechanism of dynamic ordering and disassembling of biomolecular systems
| Project Area | Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions |
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| Project/Area Number |
25102004
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
寺嶋 正秀 京都大学, 理学研究科, 教授 (00188674)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子間相互作用 / 情報伝達 / 時間分解 / 拡散 / 熱力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体分子の分間相互作用は、生体分子が生命活動を行う上で欠かせないものであり、信号伝達や酵素反応などで大きな役割を果たすため、解離しては会合するような動的な秩序が本質的に重要である。こうしたシステムを明らかにするために、分子間相互作用を時間分解で検出する試みを行った。特に、過渡回折格子法をベースにして、新しい信号解析法の開発と、生体分子の会合・解離過程を高時間分解能で検出した。
例えば、アゾベンゼンの光異性化を利用してDNAの2重鎖の会合と解離をコントロールすることが可能な、光応答DNAのダイナミクスを明らかにした。この結果、アゾベンゼンのシス体への異性化による立体反発が原因でDNAが解離すると思われていた過程は、立体反発が起こってから10000000倍も遅い過程であることや、シス体DNAの会合過程はトランス体DNAよりも速いという予想外のことが明らかとなった。
また、YtvAという青色光センサータンパク質の反応ダイナミクスを調べたところ、光照射に伴ってドメイン間相互作用の変化が起こり、LOVドメインに接触している別のドメインの回転運動が誘起されることを明らかとした。更に、フォトトロピンの反応が細胞中でいかに働いているのかを調べるため、高分子が共存するようなクラウディング環境下の反応ダイナミクスを研究した。その結果、クラウディング環境下ではダイマーを作るような分子間相互作用が強まることが分かり、これは排除体積効果のためと結論付けた。また、オーレオクロムと呼ばれるタンパク質とDNAとの相互作用を時間分解で検出し、結合過程を調べることに成功した。これは、DNAの発現をいかにしてタンパク質がコントロールしているかを明らかとする重要な結果であった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
幾つかの光センサータンパク質において、タンパク質間相互作用を時間分解で観測することに成功し、反応機構を明らかにした。特にオーレオクロムとDNA間相互作用の時間分解検出や光応答DNAの相互作用の時間分解検出は、かなり重要で従来の仮説を覆す興味深い結果となった。システム構成については、ストップドフローシステムの改良を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に引き続いて、分子間相互作用の時間分解検出を行うシステム構築とタンパク質反応への適用を行う。特に計画の変更などはない。
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Research Products
(22 results)
