放射光真空紫外円二色性による蛋白質の精密構造解析

利用同步加速器真空紫外圆二色性对蛋白质进行精确结构分析

• 批准号: 22870021
• 负责人: 松尾 光一
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22870021/
• 关键词: 放射光; 真空紫外; 円二色性; 蛋白質; アミロイド線維; バイオインフォマティクス; 分子動力学; 生体膜; ニューラルネットワーク法

今年度は,VUVCD分光法を分子動力学法(MD)やBioinformatics技術等の計算科学と組み合わせることで,アミロイド線維の構造解析や生体膜と結合した蛋白質の構造解析に応用した。(1)β_2-microglobulinペプチドのアミロイド線維の構造解析:アミロイド化したβ_2-microglobulin(β_2-m)の断片ペプチド(β_2-m_<21-29>)の構造を,VUVCDとGromacsを使用し解析した。β_2-m_<21-29>は,β-sheet構造特有のVUVCDスペクトルを示したが,二次構造解析からは,実測スペクトルは再現できず,二次構造以外のCD成分の存在が示唆された。これは,β_2-m_<21-29>スペクトルに側鎖由来のCDが大きく寄与するという昨年度のMDとCD理論から得られた結果を支持していた。また,ジスルフィド結合の有無及びsheet間の平行や逆平行・芳香族残基側鎖の環境を考慮し,β_2-m_<21-29>アミロイド線維構造をシミュレート(20ns)した結果,実測スペクトルに近い理論CDを得ることに成功した。(2)膜により誘起された蛋白質の溶液構造解析:天然変性蛋白質であるミエリン塩基性蛋白質(MBP)の生体膜存在下・非存在下でのVUVCDスペクトル測定を行い,MBPが生体膜との相互作用によりヘリックスリッチなスペクトルを示すことを確認した。また,VUVCD-NN法によるアミノ酸配列レベルでの二次構造解析から,生体膜相互作用により起こる構造変化を明確にした。現在,分子動力学を用いた構造解析の準備段階にある。これらの結果は、VUVCD・分子動力学・CD理論の組み合せ法が,これまで解析が困難であったアミロイド線維等の構造解析に有効であることを示し,またこの手法が,生体膜と結合した蛋白質の構造解析にも応用できることを示している。

今年，VUVCD光谱与计算科学（例如分子动力学（MD）和生物信息学技术）结合使用，并应用于淀粉样纤维和蛋白质与生物膜结合的结构分析。 （1）使用VUVCD和GROMACS分析了β_2-微球蛋白肽淀粉样蛋白肽的结构分析：淀粉样β_2-微球蛋白（β_2-M）片段肽（β_2-M__2-M_ <21-29>）的结构。 β_2-m_ <21-29>显示了β-折叠结构独有的VUVCD光谱，但是二级结构分析不允许复制实际测量光谱，这表明除了二级结构以外的CD组件存在。这支持从去年的MD和CD理论中获得的结果，该理论表明，侧链衍生的CD对β_2-M_ <21-29>频谱显着贡献。此外，考虑到纸张之间存在或不存在二硫键的存在以及平行和反平行的芳族芳族残基侧链环境，我们模拟了淀粉样蛋白纤维结构（20 ns）（21-29> ns），因此，我们成功地获得了接近实际测量频谱的理论CD。 （2）在存在和不存在生物膜的情况下测量了髓磷脂碱性蛋白质（MBP）的溶液结构分析：髓磷脂碱性蛋白（MBP）的VUVCD光谱，一种天然变性的蛋白质，并证实MBP由于与生物膜的相互作用而表现出富含螺旋的螺旋光谱。此外，使用VUVCD-NN方法在氨基酸序列水平上进行的二级结构分析揭示了生物膜相互作用引起的结构变化。目前，我们处于使用分子动力学的结构分析的准备阶段。这些结果表明，VUVCD，分子动力学和CD理论的组合对于淀粉样蛋白纤维的结构分析有效，到目前为止很难分析它们，并且也表明该方法可以应用于与生物膜结合的蛋白质的结构分析。

项目成果

Spectroscopic Characterization of Intermolecular Interaction of Amyloid β Promoted on GM1 Micelles.

• DOI: 10.4061/2011/925073
• 发表时间: 2010-12-28
• 期刊: International journal of Alzheimer's disease
• 作者: Yagi-Utsumi M;Matsuo K;Yanagisawa K;Gekko K;Kato K
• 通讯作者: Kato K

Vacuum-ultraviolet circular dichroism of methyl a-D-glucopyranoside in aqueous solution investigated by time-dependent density functional theory

时间依赖性密度泛函理论研究甲基α-D-吡喃葡萄糖苷在水溶液中的真空紫外圆二色性

• 发表时间: 2011
• 作者: Yoshida Y;Kuroiwa H;Misumi O;Yoshida M;Ohnuma M;Fujiwara T;Yagisawa F;Hirooka S;Imoto Y;Matsushita K;Kawano S;Kuroiwa T;中川鉄馬;古寺哲幸;古寺哲幸;三角修己;Koichi Matsuo
• 通讯作者: Koichi Matsuo

VUV-CD spectral analysis of PBAN (24-33)-NH_2 and -OH

PBAN(24-33)-NH_2和-OH的VUV-CD光谱分析

• 发表时间: 2011
• 期刊: HiSOR Activity Report
• 作者: Imai;K. S;Koichi Matsuo;古寺哲幸;K.Nagata
• 通讯作者: K.Nagata

Contribution of aromatic side chains to the vacuum-ultraviolet circular dichroism spectra of proteins

芳香族侧链对蛋白质真空紫外圆二色光谱的贡献

• 发表时间: 2011
• 期刊: HiSOR Activity Report
• 作者: Ohnuma M;Misumi O;Kuroiwa T;御輿真穂;E.Ohmae
• 通讯作者: E.Ohmae

Circular dichroism spectra of amino-acid films irradiated with spin polarized electrons in beta-decay radiation

β衰变辐射中自旋极化电子辐照的氨基酸膜的圆二色光谱

• 发表时间: 2011
• 期刊: HiSOR Activity Report
• 作者: 内橋貴之;古寺哲幸;安藤敏夫;J.Takahashi
• 通讯作者: J.Takahashi