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

ATP 作为水溶助长剂：通过细胞环境模拟进行物理化学阐明

基本信息

批准号：
19K05389
负责人：
優乙石
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Maebashi Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05389/
关键词：
ATP 蛋白質間相互作用分子動力学分子混雑細胞環境

项目摘要

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。

近年来，已经表明，存在于细胞中的ATP（腺苷三磷酸）已营养为各种蛋白质，控制着凝集的形成和形成液相分离结构（LLPS）（A。A. Patel和L. Malinovska，Science，753（2017））。尽管这是对蛋白质水溶液的手淫观察结果，但对分子级别的作用机理尚不清楚，例如ATP对蛋白质的哪一部分以及蛋白质之间的相互作用的作用。这项研究显示了分子动力学：MD分子动力学：分子动力学：分子动力学，该动力学使用所有原子模型对细胞内代谢物和离子非特异性相互作用的影响，中心于ATP和其他核苷酸三质量，这是一种蛋白质材料。在今年，在各种溶液条件下执行了1）蛋白1分子的MD模拟，并研究了ATP对三维结构的额外作用。此外，添加了细菌细胞原的大规模MD模拟，包括大约30个分子，以研究细胞质中代谢产物（ATP和离子等）的作用（低分子，例如ATP和离子）。具体结果将在后面描述。