| アイテムタイプ |
会議発表用資料 / Presentation(1) |
| 公開日 |
2025-06-12 |
| タイトル |
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タイトル |
ハイブリッド量子古典シミュレーションによる光活性化アデニル酸シクラーゼの光活性化機構の解明 |
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言語 |
ja |
| 言語 |
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言語 |
jpn |
| 資源タイプ |
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資源タイプ識別子 |
http://purl.org/coar/resource_type/c_c94f |
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資源タイプ |
conference presentation |
| 著者 |
田口 真彦
福田 諒哉
櫻庭 俊
チャン ワイ ソオン
南後 恵理子
河野 秀俊
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| 抄録 |
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内容記述 |
光活性化アデニル酸シクラーゼ PAC は光駆動型 cAMP 合成酵素である。PAC は神経細胞をはじめとする細胞制御のための光遺伝学ツールとして活用されており、医学的な応用も期待されている。PAC は光受容ドメイン BLUF と酵素ドメイン AC が長いヘリックス α3 で繋がった構造を持つ。BLUF の光受容領域は発色団フラビン, Tyr, Gln で構成され、赤外分光の実験から、光を受けると Gln の側鎖がケト-エノール互変異性を起こし、さらに回転することが示唆されていた。一方で、光照射前後の結晶構造ではその側鎖は回転していなかった。まず、我々はハイブリッド QM/MM 自由エネルギー法を用いて、自由エネルギー的に回転を伴った構造の方が尤もらしいことを同定した。また、光受容前後の自由エネルギー差の解析により、不安定なエノール状態が保持される要因として、光受容エネルギーの大部分がフラビンを含む光受容領域よりもその周囲のアミノ酸残基に貯蔵されていることを示した。次に、最適化した光受容領域の構造と電荷を用いて、光受容による局所的な Gln 側鎖の化学構造変化がどのように増幅し、BLUF から AC へと大域的に構造伝搬していくのかを調べた。比較のため、野生型の他に、α3 の 2 つの Leu を Ala に置換した酵素活性を阻害する変異体も用いた。その結果、野生型の光受容後の系のみにおいて、BLUF-AC 間に位置する α3 とその下流の領域が成す角度が大きく変化することによる酵素反応領域への構造伝搬を捉えることができた。さらに、光受容前後における、酵素活性能とタンパク質揺らぎの関係 および 主成分分析に基づくタンパク質の運動モードの変化についても明らかにした。これらの結果は PAC を望ましい光遺伝学ツールとして改変する際の設計指針において、有用な知見になると考えられる。 |
| 会議概要（会議名, 開催地, 会期, 主催者等） |
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内容記述 |
量子生命科学会 第7回大会 |
| 発表年月日 |
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日付 |
2025-05-29 |
