Design of beta-barrel type transmembrane protein complex by combination of computational and experimental studies

通过计算和实验研究相结合设计β-桶型跨膜蛋白复合物

基本信息

批准号：
19KK0178
负责人：
田中良和
金额：
$ 11.81万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-10-07 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

膜孔形成毒素は標的細胞の細胞膜に膜孔を形成する。膜孔は原子レベルで正確なナノメートルオーダーの孔（ナノポア）であり、これを利用した分子センサーが開発されている。更なる分子センサーの開発のために、目的に応じたサイズ・形状のナノポアを自在に作成できる技術が必要となる。本研究では、実験と計算科学を併用して膜孔のデザインを実現し、任意の分子特性のナノポアを作り出すことを目指す。本研究では黄色ブドウ球菌の膜孔形成毒素に着目して分子デザインを実施する。黄色ブドウ球菌の膜孔形成毒素は、2種類に分類される。1つはホモ7量体の膜孔を形成するアルファヘモリジン、もう一方は、2種類の異なるポリペプチド（LukF、Hlg2）が4分子ずつ会合してヘテロ8量体の膜孔を形成するガンマヘモリジンである。前年度までに種々のLukF、Hlg2のキメラタンパク質を作成し、それらの分子特性を生化学実験とネガティブ染色電顕により解析してきた。当該年度は、さらに多様なキメラタンパク質を作出し、その立体構造をクライオ電子顕微鏡単粒子解析により決定した。複数の変異体について高分解能の立体構造を決定することができ、意図した構造の会合体を形成していることがわかった。構造解析に際し、非常に強いプリファードオリエンテーションの問題があったが、グリッド作成の際の条件検討により、これを回避することができた。ポアの構造解析に適したグリッド作成及びデータ収集、構造解析の条件を決定することができた。

孔形成毒素在靶细胞的细胞膜中形成膜孔。膜孔在原子水平上是精确的纳米级孔，并且已经开发出利用这些孔的分子传感器。为了进一步开发分子传感器，需要技术来自由创建适合该目的的大小和形状的纳米孔。在这项研究中，我们旨在通过使用实验和计算科学实现膜孔的设计，并创建具有任意分子特性的纳米孔。在这项研究中，我们将重点关注金黄色葡萄球菌的膜形成毒素。金黄色葡萄球菌孔形成毒素可以分为两种类型。一种是α溶血素，它形成同型血液均homo hemolysin的孔，另一个是伽马血解素，其中两个不同的多肽（LUKF，HLG2）将四个分子缔合以形成异氨酸异氨酸异氨酸杂体杂体杂志的孔。直到上一年，已经产生了LUKF和HLG2的各种嵌合蛋白，并通过生化实验和负染色电子显微镜对其分子特性进行了分析。在今年，产生了更多样化的嵌合蛋白，并通过冷冻电子显微镜单粒子分析确定其三维结构。可以确定高分辨率的高分辨率构象，并发现它形成了预期结构的关联。在结构分析过程中，首选方向存在很大的问题，但是可以通过检查创建网格时的条件来避免这种情况。可以确定适用于孔结构分析的网格创建，数据收集和结构分析的条件。

项目成果

期刊论文数量（118）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Protein encapsulation in the hollow space of hemocyanin crystals containing a covalently conjugated ligand

DOI：
10.1016/j.bbrc.2019.04.062
发表时间：
2019-06-18
期刊：
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
影响因子：
3.1
作者：
Hashimoto, Tsubasa;Ye, Yuxin;Tanaka, Yoshikazu
通讯作者：
Tanaka, Yoshikazu

タンパク質立体構造解析と質量分析の融合研究

蛋白质3D结构分析与质谱融合研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Zhan Jingyu;Hossain Md. Alamgir;Sethi Ashish;Ose Toyoyuki;Moseley Gregory W.;Gooley Paul R.;比能洋;西村紳一郎;西村紳一郎;田中良和;田中良和
通讯作者：
田中良和

リヴィウ大学(ウクライナ)

利沃夫大学（乌克兰）