発表者
宇都 卓也(宮崎大学キャリアマネジメント推進機構テニュアトラック推進室 助教)
池田 祐樹(宮崎大学大学院工学研究科物質環境化学専攻:研究当時/ 現(株)日立ハイテクソリューションズ)
砂川 直輝(東京大学大学院農学生命科学研究科生物材料科学専攻 特任助教)
田島 健次(北海道大学大学院工学研究院応用化学部門 准教授)
姚   閔(北海道大学大学院先端生命科学研究院先端融合科学研究部門 教授)
湯井 敏文(宮崎大学工学部環境応用化学科 教授)

発表概要


Journal of Chemical Theory and Computation, Vol. 17 (1) 488-496, 2021

 宮崎大学工学部環境応用化学科教授の湯井敏文を代表とする、宮崎大学キャリアマネジメント推進機構テニュアトラック推進室の宇都卓也助教、北海道大学大学院工学研究院応用化学部門の田島健次准教授、北海道大学大学院先端生命科学研究院の姚閔教授、および東京大学大学院農学生命科学研究科の砂川直輝特任助教による研究グループは、植物細胞壁の主要成分であるセルロース繊維が形成される仕組みの一端をコンピュータシミュレーションによって明らかにした。微生物由来セルロース合成酵素複合体の構成要素であるサブユニットD(CeSD)は立体構造が解明されたにもかかわらず、その機能が不明とされていた。本研究グループは先端的分子シミュレーション(1手段であるマルチスケールシミュレーション法を駆使し、CeSDがペリプラズム内におけるセルロース分子鎖の移動を周期的に制限する様子を示した。この知見をもとに、CeSDが4本単位でセルロース分子鎖の移動を同期させ、分子鎖の規則的な配列を補助することでセルロース繊維の高結晶化に寄与する機構を提案した。
 以上の成果は、バクテリアセルロース繊維形成機構の解明を一歩すすめるだけでなく、本研究知見に基づいて遺伝子操作等による手段でバクテリアセルロース繊維の改変・高機能化への指針を与えることが期待される。
 本研究成果は、2020年12月31日に、計算化学分野ではトップクラスに位置する米国化学会の国際学術雑誌「Journal of Chemical Theory and Computation」誌(IF=5.011)にオンラインで公開され、2021年1月12日(米国標準時)に本研究成果がフロントカバーを飾った同論文掲載号が発刊された。
 詳細はこちら

発表雑誌

雑誌名
Journal of Chemical Theory and Computation (American Chemical Society)
論文タイトル
Molecular dynamics simulation of cellulose synthase subunit D octamer with cellulose chains from acetic acid bacteria; Insight into dynamic behaviors and thermodynamics on substrate recognition
著者
Takuya Uto, Yuki Ikeda, Naoki Sunagawa, Kenji Tajima, Min Yao, and Toshifumi Yui
DOI番号
10.1021/acs.jctc.0c01027
論文URL
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jctc.0c01027