Residue-specific Linear Free Energy Relationship is the physicochemical basis of protein folding

残基特异性线性自由能关系是蛋白质折叠的物理化学基础

基本信息

批准号：
21H02448
负责人：
神田大輔
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

蛋白質分子の2状態交換過程をアミノ酸残基ごとに解析すると，残基間で平衡定数Kや交換速度kの値に分布があり，log k vs log Kプロットを作ると直線関係があることを発見した．過去の論文をサーチして，残基毎の平衡定数と速度定数の報告を集めることで，残基レベルの自由エネルギー直線関係が普遍的であることを示した．この性質は蛋白質分子が変性状態から天然状態へ巻き戻りをスムーズに起こすための物理化学的基盤として提案された「コンシステンシー原理」の実験的な反映であると想定して研究を進めている．NMR測定における測定バイアスを完全に除去する方法として，HSQC0実験とΠ解析法を組み合わせが有効である．R4年度はこれをα-スペクトリンのSH3ドメイン（62残基）の2状態交換に適用した．しかしながら，明確な残基レベルの自由エネルギー直線関係が見出せなかった．これはスペクトリンSH3の変性状態と天然状態の交換が例外的に非常に遅いこと(0.1 s-1)を反映して，NMRスペクトルとしては2状態に見えるが，変性状態あるいは遷移状態に第３の状態（構造）が存在するなどの原因が考えられ，次年度も検討を続ける．コンシステンシー原理との関係を理論的に考察した．コンシステンシー原理から，log k vs log Kプロットにおける2点間の傾きと当該2残基のそれぞれのφ値（遷移状態におけるN状態の割合）の間の関係式を導き，これを満たすlog k vs log Kプロットの関係が2次関数であることを証明した．したがって，直線関係は実は2次関数の近似である．R4年度に論文投稿し，現在改訂中である．審査員の批判的な意見に応えるべく，全体の導出過程を大幅に刷新することで，残基レベルの自由エネルギー直線関係の意義がさらに明確になった．

当分析每个氨基酸残基的蛋白质分子的两态交换过程时，我们发现平衡常数k中的残基之间存在分布，并且当创建log k vs log k图时存在线性关系。通过搜索过去的论文并为每个残基收集平衡常数和速率常数的报告，我们已经表明残基水平自由能线性关系是通用的。我们正在进行研究，假设该特性是“一致性原理”的实验反映，该反射是作为物理化学基础提出的，以使蛋白质分子从变性到自然状态平滑地恢复蛋白质分子。 HSQC0实验和π分析方法的组合是有效的，可以完全消除NMR测量中的测量偏差。在R4中，将其应用于α-光谱蛋白的SH3结构域（62个残基）的两态交换。但是，找不到明确的残基级自由能线性关系。这反映了变性状态与Spectrin SH3（0.1 S-1）的自然状态之间的异常缓慢交换，尽管NMR光谱似乎是两个状态，但可能存在于变性或过渡状态中的第三个状态（结构）存在的事实，并且我们将在明年的明年继续进行调查。从理论上研究了与一致性原则的关系。从一致性原理中，我们得出了log k vs vs log k图中两个点之间的斜率与两个残基中每个残基的φ值（过渡状态下的n个状态的百分比）之间的关系，并证明了满足这是二次功能的log k vs log k log k图之间的关系。因此，线性关系实际上是二次函数的近似值。我在R4中提交了论文，目前正在进行修订。为了满足法官的关键意见，对整个派生过程进行了重大修订，使残留级自由能线性关系的重要性更加清晰。