２０１２年度 修士論文要旨

腸球菌Na+-ATPase触媒頭部V1の強制回転分子動力学シミュレーションによる回転機構の研究

井阪　悠太

　ATP 輸送性タンパク質の一種であるV 型ATPase は，がん細胞や破骨細胞 などに存在し，ATP加水分解と共役しプロトンを膜を介して輸送する働きを有 する。V 型ATPase の膜外突出部位はV1-ATPase と呼ばれ，ATP 加水分解と共役し回転することが知られている。V1-ATPase はATP 結合型(Bound)・ADP結合型(Tight)・空(Empty)の3 つの状態のA/B サブユニット と，回転軸のDサブユニット，ならびに軸に接するF サブユニットより形成され ている。

　近年V1-ATPse の結晶構造が解明された事に伴い，加水分解の化学 結合エネルギーから回転への力学的エネルギーの変換機構を，計算機シミュレ ーションを用い原子レベルで解明することを目標とした。加水分解直後の構造を模し， 回転軸であるD サブユニットを通るよう，強制回転用の軸を設定し，加水分解方向 ・合成方向に外力を加え，角速度一定で120°強制回転させた後，D サブユニット をその状態に固定し平衡化し，得られたトラジェクトリを解析した。

　軸強制回転に伴い，それぞれのA サブユニットのC 末端領域が配置を変え，構造 変化を起こしたことを確認した。また，Bound 領域のATP 放出部位を，F1 -ATPase での類似シミュレーションによる結果と比較する事により，構造は類似して いるが，機能が正反対であるF1-ATPase とV1-ATPase の差異 を見出すことが出来た。

　このことより，ヌクレオチド結合・離脱-回転共役の一部を再現できたと考え られる。より長時間を掛けた強制回転シミュレーションによる解析と，ヌクレ オチド結合部位の自由エネルギー計算により，ヌクレオチド結合-回転共役に伴 う構造変化の機構と，V1-ATPase とF1-ATPase の機能的違い はどこから生じるのかについて解明できるものと期待している。

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