Theoretical Elucidation of the Adaptation Mechanism in Molecular Motors and Its Application to Advanced Function Design

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ダイニンの微小管上での挙動について、分子動力学計算を用いてシミュレーションを行い、その特徴的な運動をアミノ酸粒度で明らかにした。キネシンのモータードメイン単体がアミノ酸数５００程度なのに対して、３０００以上のサイズを持つダイニンの運動機構を先に計算したことによって、残された時間でキネシンの運動を計算することが容易となった。微小管の全てを一気に扱うのは計算コストの観点から困難なため、計算にはアルファーベータチューブリンダイマーを4組、それを４列ぶん配置した微小管シートをモデリングし、計算を実行した。ダイニンの運動にはダイニン単体の構造変化はもちろん、ダイニン間の相互作用や、ダイニンと微小管の間の相互作用も重要な影響を及ぼすことが容易に考えられる。そこで、微小管の表面に幾つかの翻訳後修飾をマッピングし、その影響についても確認した。さらに、高機能化デザインに向けて、当初の予定では重要だと思われる残基に点変異をアミノ酸の種類全てについて行う理論的なスクリーニングを用いて取り組む予定だった。もちろん、これは引き続き実行予定ではあるが、並行して分子モーターの高機能化を目的としたニューラルネットワークの作成にも取り組み始めている。この取り組みにより実現されるエージェントはダイニンやキネシンといった歩行運動を行う分子モーターだけでなく、FoF1 ATPaseやヘリケース、RNAポリメラーゼといったさまざまな分子モーターへの適用可能性を秘めている。