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コフィリンが飽和結合したアクチン繊維の分子間相互作用を近原子分解能で解き明かす

以近原子分辨率阐明肌动蛋白纤维与饱和丝动蛋白结合的分子间相互作用

基本信息

批准号：
13J02335
负责人：
田中康太郎
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J02335/
关键词：
アクチンコフィリン単粒子解析クライオ電子顕微鏡細胞骨格

项目摘要

電子顕微鏡画像処理プログラム Eos (安永、若林、1996)を用いて、らせん対称線維の単粒子解析プログラムを構築した。そのプログラムを用いて、コフィリンが飽和結合したアクチン線維（以下、cofilactin）の３次元構造を、クライオ電子顕微鏡像の単粒子解析により7.4 Å分解能で明らかにした。分子動力学計算によるモデル構築プログラム MDFF (Trabuco et al., 2008)を用いて、密度マップに基づくcofilactin原子構造モデルを構築した。D-loopはアクチン分子単量体において最もフレキシブルな部位であるが、アクチン線維形成時にはループ構造を取り、線維の上下のアクチン分子間を強固につなぐ重要な接着点として働くことがわかっている。また、コフィリンがアクチン線維に結合して線維の分子間相互作用を変えるためには、このD-loopによる接着点を弱体化する必要があると考えられていた。しかし本研究によるモデリングの結果、D-loopはαヘリックス構造としてモデル化した方が密度マップをよく説明するとわかった。αヘリックス構造をとると、D-loopの側鎖は隣接アクチン分子から離れる方向を向くため、コフィリンが分子間結合を破壊する文脈でこれは効率の良いシステムである。また、cofilactin原子構造モデルの静電ポテンシャルを計算して可視化したところ、ヘリックス構造へとフォールドしたD-loopが存在する空間は、アクチンの負電荷表面とコフィリンの正電荷表面に挟まれており、αヘリックスの電気双極子を安定化する方向の電場が生じているとわかった。この電場がD-loopのヘリックス構造転移を促進・安定化し、コフィリンの作用を助けている可能性がある。現在、コフィリンの正電荷表面の正電荷残基の電荷反転変異体・電荷消失変異体の発現系を構築し、電場の役割を実験的に確かめている。

Electron micromirror image processing プログラム Eos (Anyong, Wakabayashi, 1996) was constructed using the いて, らせん対symmetrical line-dimensional の単 particle analysis プログラムを.そのプログラムを Use いて, コフィリンが saturated combination したアクチン line dimension (below, cof ilactin) 3-dimensional structure を、クライオelectronic micromirror のsingle particle analysis により7.4 The decomposition energy of Å is clear. Molecular dynamics calculations were carried out using the atomic structure of the プログラム MDFF (Trabuco et al., 2008) using いて and the density of the マップにbased づくcofilactin atomic structure. The D-loop molecular unit is the most stable part of the molecule, and the linear dimension is formed when it is formed.ープStructuralをtakeり、Line dimensionのupper and lowerのアクチンbetween moleculesをstrongにつなぐimportantなthen pointとして働くことがわかっている.また、コフィリンがアクチン线dimensionalにcombinationして线dimensionalのmolecule interactionを変えるためには、このD-loopによるThen click on the weak body するnecessary があるとtestえられていた.しかしThe results of this research, D-loop αヘリックスStructureとしてモデル化したsquareがdensityマップをよく Descriptionするとわかった. α ヘリックス structure をとると, D-loop の side lock は adjacent アクチン molecule かられる direction をTo the くため, コフィリンが intermolecular bonding を壊する context でこれは efficiency の good いシテムである.また、cofilactin atomic structure モデルのstatic electricity ポテンシャルをcalculationしてVisualization, ヘリックス structure, へとフォールドしたD-loop, existenceるspaceは、アクチンのnegative charge surfaceとコフィリンのpositive charge surfaceに挟まれており、 αヘリックスのElectric DipoleをStabilizationするDirectional electric field generationじているとわかった.このElectric field がD-loop のヘリックスStructural change を promotion and stabilization し, コフィリンのeffect をhelp けている possibility がある. Now, the コフィリンのpositive charge surface のpositive charge residue のcharge inversion 転変variant, charge disappearing variegation の発appears the system をconstruct し, the electric field の丫を実験的に真かめている.