エラスティックネットワークモデルの基準振動解析により発見されたインテグリンの活性化のための留め金領域

Snap residues for integrin activation identified by elastic network normal mode analysis

松本 淳; 鎌田 徹治*; 岩崎 憲治*; 高木 淳一*; 由良 敬

Matsumoto, Atsushi; Kamata, Tetsuji*; Iwasaki, Kenji*; Takagi, Junichi*; Yura, Kei

巨大な細胞外部分を持つ膜タンパク質であるインテグリンは、多細胞生物の細胞間接着に関与している。多くの種類のあるインテグリンのうち、活性化の際、大規模な構造変化を起こすものがあるが、その構造変化のメカニズムについては、ほとんどわかっていない。インテグリンのエラスティックネットワークモデルに対して、基準振動解析を行った結果、分子の内部運動に大きな影響のある相互作用を発見した。その相互作用に関与する部位の重要性は、実験でも確認された。

Integrin, a membrane protein with a huge extracellular domain, participates in cell-cell and cell-extracellular matrix interactions for metazoan. A group of integrins are known to perform a large-scale structural change when they are activated, but their mechanism and generality of the conformational change in other integrins remain to be elucidated. We performed normal mode analysis based on the elastic network models of integrin in the bent form to identify key residues dominating the molecular motions toward activation. We simulated the large conformational change of integrin from the bent to the extended forms by iterative normal mode calculations and demonstrated that specific non-bonded interactions involving the key residues work as a snap to lock integrin in the bent form. The importance of the key residues for the conformational change was verified by mutation experiments.