Dynamics and loop function analyses of dihydrofolate reductase
Dynamics and loop function analyses of dihydrofolate reductase
批准号:
10480159
负责人:
GEKKO Kunihiko
金额:
$6.59万
依托单位:
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
财政年份:
1998
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
1998 至 2000
中文摘要
为了阐明蛋白质的结构-动力学-功能关系,我们研究了大肠杆菌二氢叶酸还原酶(DHFR)突变和配体结合对酶功能、绝热压缩率和x射线结构的影响。在三个不同的柔性环中,Gly67、Gly121和Ala145的单氨基酸取代引起了稳定性和绝热压缩性的巨大变化,表明结构的柔韧性得到了改善。远离突变位点的b因子和空腔分布在很大程度上被这些突变改变,表明突变引起的局部结构变化扩展到整个蛋白质分子。突变体的可压缩性随空腔体积的增加而增加,表明原子填充在产生蛋白质动力学中的重要性。虽然突变位点与活性位点很大程度上是分离的,但具有较大可压缩性的突变体表现出较高的酶活性,这主要是由于催化速率的提高。高压核磁共振实验表明,压力对包括辅因子结合域在内的活性位点的柔性环和铰链运动有强烈的影响,高压下两个构象的平衡向开放形式转移。DHFR的可压缩性随着配体结合时腔体体积的变化而变化,反映了反应配位中中间体的柔韧性特征。这些结果表明,由于突变和配体结合引起的局部结构变化通过修饰的原子填充(空腔)影响蛋白质分子的动力学和功能,并且柔性环在蛋白质动力学和功能中起重要作用。
英文摘要
In order to elucidate the structure-dynamics-function relationships of protein, we investigated the effects of mutation and ligand binding of E.Coli dihydrofolate reduactase (DHFR) on the enzymatic function, adiabatic compressibility, and X-ray structure. Single amino acid substitutions at Gly67, Gly121, and Ala145 in three different flexible loops induced large changes in stability and adiabatic compressibility, indicating the modified flexibility of the structure. The B-factor and cavity distribution at sites far from the mutation sites were largely modified by these mutations, indicating that the local changes in structure due to mutation extend to overall of the protein molecule. The compressibility of the mutants increased with increasing the total cavity volume, indicating the importance of atomic packing in generating the protein dynamics. Although the mutation sites are largely separated from the active site, the mutants having a large compressibility showed high enzymatic activity dominantly due to the enhanced catalytic rate. High pressure NMR experiments revealed that the flexible loops and hinge-motion of active-sites including cofactor-binding domain are strongly influenced by pressure and the equilibrium of two conformers is shifted to open form under high pressure. The compressibility of DHFR changed on ligand binding with the change in the cavity volume, reflecting the characteristic flexibility of the intermediates in the reaction coordinate. These results demonstrate that the local structural changes due to mutation and ligand binding affect the dynamics and function of protein molecule through the modified atomic packing (cavity) and that the flexible loops play important role in protein dynamics and function.
期刊论文(86)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
登录
查看更多内容
Gekko, K.: "Accessible Surface, Compressibility, Excluded Volume, Expansibility, Molecular Surface, Volume, Partial Specific (or Molar) Volume, van der Waals Surface. The Encyclopedia of Molecular Biology (ed., Creighton, T.E.)"Wiley, New York. 10-11, 553
Gekko, K.:“可及表面、可压缩性、排除体积、膨胀性、分子表面、体积、部分比(或摩尔)体积、范德华表面。分子生物学百科全书(编辑,Creighton,T.E.)”Wiley,
DOI:
--
发表时间:
期刊:
影响因子:
--
作者:
[]
通讯作者:
Kunihiko Gekko: "Single amino acid substitutions in flexible loops can induce large compressibility changes in dihydrofolate reductase."J.Biochem.. 128. 21-27 (2000)
Kunihiko Gekko:“柔性环中的单个氨基酸取代可以诱导二氢叶酸还原酶的大可压缩性变化。”J.Biochem.. 128. 21-27 (2000)
DOI:
--
发表时间:
期刊:
影响因子:
--
作者:
[]
通讯作者:
Tadashi Kamiyama: "Effect of ligand binding on the flexibility of dihydrofolate reductase as revealed by compressibility"Biochim. Biophys. Acta. (印刷中).
Tadashi Kamiyama:“通过可压缩性揭示配体结合对二氢叶酸还原酶灵活性的影响”Biochim。
DOI:
--
发表时间:
期刊:
影响因子:
--
作者:
[]
通讯作者:
Kunihiko Gekko: "The Encyclopedia of Molecular Biology"Wiley. 16 (1999)
盖克邦彦:《分子生物学百科全书》威利。
DOI:
--
发表时间:
期刊:
影响因子:
--
作者:
[]
通讯作者:
月向 邦彦: "水と生命-熱力学から生理学へ-"共立出版. 23 (2000)
Kunihiko Tsukimata:“水与生命 - 从热力学到生理学”Kyoritsu Shuppan 23 (2000)。
DOI:
--
发表时间:
期刊:
影响因子:
--
作者:
[]
通讯作者:
共 34 条
New Development of Protein Structure Analysis by Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism Spectroscopy
-
批准号:18570107
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
-
资助金额:$2.57万
-
财政年份:2006
-
负责人:GEKKO Kunihiko
-
依托单位:
Development of synchrotron-radiation vacuum-ultraviolet circular dichroism spectrophotometer and its application for structural analysis of biomaterials
-
批准号:12559007
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
-
资助金额:$6.53万
-
财政年份:2000
-
负责人:GEKKO Kunihiko
-
依托单位:
New Development of Protein Research Based on Interatomic Cavity
-
批准号:12480201
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
-
资助金额:$8.96万
-
财政年份:2000
-
负责人:GEKKO Kunihiko
-
依托单位:
Mechanism of Pressure-induced Reactivation of Inactivated Enzymes
-
批准号:04660139
-
项目类别:Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
-
资助金额:$1.34万
-
财政年份:1992
-
负责人:GEKKO Kunihiko
-
依托单位:
Basic Research on Structure-Fluctuation-Function Relation of Food Proteins
-
批准号:01560142
-
项目类别:Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
-
资助金额:$1.28万
-
财政年份:1989
-
负责人:GEKKO Kunihiko
-
依托单位:
Structure and Fluctuation of Proteins as Revealed by Compressibility
-
批准号:60580218
-
项目类别:Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
-
资助金额:$0.96万
-
财政年份:1985
-
负责人:GEKKO Kunihiko
-
依托单位:
国内基金
海外基金
登录
查看更多内容
发展基因编码的荧光探针揭示趋化因子CXCL10的时空动态及其调控机制
-
批准号:32371150
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:50.00万元
-
批准年份:2023
-
负责人:井淼
-
依托单位:
β-arrestin2- MFN2-Mitochondrial Dynamics轴调控星形胶质细胞功能对抑郁症进程的影响及机制研究
-
批准号:
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:--
-
批准年份:2023
-
负责人:
-
依托单位:
用于对微管动态结构实时定量分析的荧光探针
-
批准号:32070708
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:58.0万元
-
批准年份:2020
-
负责人:谢松波
-
依托单位:
钱江潮汐影响下越江盾构开挖面动态泥膜形成机理及压力控制技术研究
-
批准号:LY21E080004
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:--
-
批准年份:2020
-
负责人:尹鑫晟
-
依托单位:
层状半导体材料纳米结构中激子分离动力学研究
-
批准号:22073022
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:63.0万元
-
批准年份:2020
-
负责人:刘新风
-
依托单位:
磁性薄膜和磁性纳米结构中的自旋动力学研究
-
批准号:11174131
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:60.0万元
-
批准年份:2011
-
负责人:游彪
-
依托单位:
星系结构基本单元星团的研究
-
批准号:11043006
-
项目类别:专项基金项目
-
资助金额:10.0万元
-
批准年份:2010
-
负责人:理查德迪何瑞斯
-
依托单位:
星系恒星与气体的动力学演化
-
批准号:11073025
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:30.0万元
-
批准年份:2010
-
负责人:RainerSpurzem
-
依托单位:
在我们的门前发掘化石——利用中国即将开展的巡天来研究银河系的演化
-
批准号:11043005
-
项目类别:专项基金项目
-
资助金额:10.0万元
-
批准年份:2010
-
负责人:马丁史密斯
-
依托单位:
物体运动对流场扰动的数学模型研究
-
批准号:51072241
-
项目类别:专项基金项目
-
资助金额:10.0万元
-
批准年份:2010
-
负责人:李廷秋
-
依托单位: