ハイドロトロープとしてのATP：細胞環境シミュレーションによる物理化学的解明

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近年、細胞内に多量に存在するATP（アデノシン三リン酸）が様々な蛋白質に非特異的に結合し、凝集や液液相分離構造（LLPS）の形成を制御している可能性が示された（A. Patel and L. Malinovska, Science, 753 (2017))。これは蛋白質水溶液の巨視的な観測によって示されているが、ATPが蛋白質のいかなる部位に作用し、どの程度蛋白質間相互作用を改変しうるのかといった、分子レベルの作用機構については不明な点が多い。本研究は、ATPやその他のヌクレオチド三リン酸を中心とした細胞内メタボライトやイオンの非特異的相互作用が蛋白質動態に及ぼす影響を、全原子モデルを用いた分子動力学（Molecular Dynamics: MD）法による細胞環境シミュレーションによって微視的に解明する。本年度は、主に①蛋白質１分子のMDシミュレーションを様々な溶液条件で実行し、立体構造に与えるATPの添加効果を調査した。また、②細胞質内の代謝物（ATPやイオンなどの低分子）が蛋白質凝集に与える影響を調査するために、タンパク質約30分子を含むバクテリア細胞質の大規模MDシミュレーションを追加実行した。具体的な成果については後述する。