Elucidation of driving forces underlying protein folding coupled with ligand binding.

阐明蛋白质折叠与配体结合的潜在驱动力。

• 批准号: 20K06578
• 负责人: 槇 亙介
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K06578/
• 关键词: 蛋白質; フォールディング; リガンド結合; スタフィロコッカル・ヌクレアーゼ; スタフィロコッカル・ヌクレアーぜ; 蛋白質複合体; 構造形成; 速度論

本研究は、リガンド結合を伴うフォールディングについて、反応に関わる分子種や遷移状態の安定性と構造に基づいて、反応を駆動する物理的相互作用を明らかにすることを目的とする。目的の達成のため、モデル蛋白質スタフィロコッカル・ヌクレアーゼ(SNase)を用いて、SNaseの特異的リガンドである基質アナログadenosine-3',5'-diphosphate (prAp)によって引き起こされるフォールディングを実験とモデル解析によって調べる。令和2-3年度には、1. フォールディングの経路が、prAp濃度依存的にConformational selection (CS: 構造形成→リガンド結合)からInduced fit (IF: リガンド結合→構造形成)に切り替わり、反応の遷移状態がprApの二つのリン酸基に由来する静電相互作用によって安定化されることが示唆され、2. prApから一つリン酸基を欠損した「prAp変異体」adenosine-5'-monophosphate (prA: prApから3'-リン酸基を欠損)とadenosine-3'-monophosphate (rAp: prApから5'-リン酸基を欠損)を用いた解析により、IFが支配的な高リガンド濃度において、ほどけた状態は5'-リン酸基とより親和性が高いが、遷移状態は3'-リン酸基が安定化により寄与することが示唆された。令和4年度は、令和3年度から引き続きprApとその「変異体」prAおよびrApを用いたNMRおよび蛍光を用いた速度論測定と解析を行った。測定については特に再現性を確認し、解析については結果の定量的な妥当性を検討した。得られた結果の一部を論文としてまとめた。

This study focuses on the physical interaction of molecular species migration, structural stability and structural stability. Objective To achieve this goal, we used SNase as a specific enzyme for protein synthesis and analysis of adenosine-3',5'-diphosphate (prAp). Order and 2-3 years, 1. Conformational selection (CS: structure formation → release bonding) Induced fit (IF: release bonding → structure formation) induced shift, reverse shift, electrostatic interaction induced by prAp concentration dependent pathway, stabilization, 2. prAp "prAp" adenosine-5'-monophosphate (prA: prAp 3'-hydroxy acid group) adenosine-3'-monophosphate (rAp: prAp: 5'-amino acid group is not damaged), IF is dominant, concentration is high, affinity is high, migration is stable, IF is dominant. In the fourth year, in the third year, the prA and rA were determined by NMR. The reproducibility of the assay is verified, the analytical results are evaluated, and the quantitative validity of the assay is discussed. The result was a good one.

项目成果

Similarity and difference between substrate analogue-induced and spontaneous folding of staphylococcal nuclease

葡萄球菌核酸酶底物类似物诱导折叠与自发折叠的异同

• 发表时间: 2020
• 作者: Yujiro Mori;Saho Segawa;Kosuke Maki
• 通讯作者: Kosuke Maki

スタフィロコッカル・ヌクレアーゼにおける、自発的フォールディングからリガンド誘導フォー ルディングへの機構転移

葡萄球菌核酸酶从自发折叠到配体诱导折叠的机制转变

• 发表时间: 2022
• 作者: Yujiro Mori;Issei Suzuki;Shingo Fukazawa;Kosuke Maki
• 通讯作者: Kosuke Maki

反応順序の切り替えを利用したリガンドによる蛋白質フォールディング機構の原子団レベルでの解析

使用反应顺序转换在原子团水平上分析配体诱导的蛋白质折叠机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 森祐二郎;水上琢也;瀬川紗帆;槇亙介
• 通讯作者: 槇亙介

反応順序の切り替えを利用したリガンドによるフォールディング機構の原子団レベルでの解析

使用反应顺序转换在原子团水平上分析配体诱导的折叠机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 森祐二郎;水上琢也;瀬川紗帆;槇亙介 (森祐二郎が最優秀発表賞を受賞)
• 通讯作者: 槇亙介 (森祐二郎が最優秀発表賞を受賞)

Energetics and kinetics of substrate analog-coupled staphylococcal nuclease folding revealed by a statistical mechanical approach.

通过统计机械方法揭示底物模拟耦合葡萄球菌核酸酶折叠的能量学和动力学。

• DOI: 10.1073/pnas.1914349117
• 发表时间: 2020
• 期刊: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
• 影响因子: 11.1
• 作者: Mizukami,Takuya;Furuzawa,Shunta;Itoh,SatoruG;Segawa,Saho;Ikura,Teikichi;Ihara,Kunio;Okumura,Hisashi;Roder,Heinrich;Maki,Kosuke
• 通讯作者: Maki,Kosuke