Ras蛋白p21の情報伝達制御の分子機構に関する研究

Ras蛋白p21信息转导调控分子机制研究

• 批准号: 11771466
• 负责人: 畑 晶之
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11771466/
• 关键词: Ras蛋白p21; 情報伝達制御; G蛋白; 量子化学計算; 非経験的分子軌道法; GTP-GDP変換機構; 発がん機構; 加水分解機構; 半経験的分子軌道法

当初計画に従い、1 GTP加水分解反応機構-量子化学による解明、2 GTP加水分解反応機構-分子動力学計算による解明を行った。1については、非経験的分子軌道法によりGTP加水分解反応機構を明らかにした。反応に関与する水分子がGTPのγ-リン酸に近付くと、Lys16の側鎖のアミノ基からβ-リン酸の酸素原子及びγ-リン酸の水酸基からLys16側鎖の窒素原子へのプロトン移動が生じ、それにより水分子からプロトンがγ-リン酸の酸素原子に移動し、最終的にはγ-リン酸が解離する。この反応は一段階プロトンリレー反応であり、この反応に要する活性化エネルギーは、25.1kcal/molであった。2については、本研究で明らかにした反応機構について、正常Ras p21と変異Ras p21とでどのような違いがあるのか、どのような阻害メカニズムによりGTP加水分解反応が低下するのかを分子動力学計算を用いて調べた。正常Ras p21は、1,000ps間の時間経過においても、常に正常な活性部位構造を示した。しかし、発がん性を有するG12V変異Ras p21については、時間経過とともに活性部位構造が変化した。Lys16側鎖の窒素原子とγ-リン酸の酸素原子との間の水素結合が切れたり元に戻ったりを繰り返し、加水分解反応の活性部位構造を保持しない。つまり、発がん性を有する変異Ras p21の活性部位に対して、Lys16の空間的相対位置は不安定であり、時間変化に伴い活性部位構造が壊れて、それによりGTP加水分解反応が非常に起こりにくくなることを示している。これは、本研究で新しく見い出された、ブロッカーによらない生体反応の動的阻害メカニズムである。1、2より、Ras p21によるGTP加水分解反応機構は一段階反応であること、Ras遺伝子の点変異によってもたらされるGly12のアミノ酸の変異は、GTP加水分解反応メカニズムにおいて中心的役割を演ずるLys16の空間的相対位置の安定性に影響を与えていることを結論した。

The first project is: 1. The mechanism of GTP hydrolysis reaction-quantum chemistry; 2. The mechanism of GTP hydrolysis reaction-molecular dynamics calculation. 1. The molecular orbital method of GTP hydrolysis and reaction mechanism of GTP hydrolysis The water molecule related to GTP is closely related to the position of the γ-hydroxy acid atom, the position of the Lys16 side chain, the position of the β-hydroxy acid atom, and the position of the γ-hydroxy acid group. This reaction is a step in the process of activation, 25.1kcal/mol. 2. In this study, the mechanism of GTP hydrolysis reaction was studied. The molecular dynamics calculation was used to adjust the mechanism of GTP hydrolysis reaction. Normal Ras p21 shows the time lapse between 1,000ps and normal active site structure. G12V is different from Ras p21. The structure of active site is different. The structure of the active site of the hydrolysis reaction is maintained. The active site structure of Ras p21 is unstable due to the spatial position of Lys16, and the temporal variation of the active site structure is unstable due to the GTP hydrolysis reaction. However, this research has made new discoveries, and the harm caused by the reaction of organisms in the market can be seen. 1, 2, Ras p21, Ras p21, Ras p21,

项目成果

Noriyuki Futatsugi: "Ab initio calculations of the molecular switching mechanism of Ras p21"RIKEN Review. 29. 85-87 (2000)

Noriyuki Futatsugi：“Ras p21 分子转换机制的从头计算”RIKEN Review。

Noriyuki Futatsugi: "Ab Initio Study of the Role of Lysine 16 for the Molecular Switching Mechanism of Ras Protein p21"Biophysical Journal. 77(6). 3287-3292 (1999)

Noriyuki Futatsugi：“从头开始研究赖氨酸 16 对 Ras 蛋白 p21 分子转换机制的作用”生物物理学杂志。