圧縮率とX線結晶解析を用いた変異蛋白質の構造・ゆらぎ相関の研究

利用可压缩性和 X 射线晶体学研究突变蛋白的结构/波动相关性

• 批准号: 09261225
• 负责人: 月向 邦彦
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09261225/
• 关键词: 圧縮率; X線結晶解析; 変異蛋白質; 構造・ゆらぎ相関

蛋白質の立体構造の構築原理を理解する上で、分子のコンパクトさとゆらぎは重要な物理量であるにもかかわらず、その実験的データは非常に少ない。本研究では、蛋白質の断熱圧縮率とX線結晶構造(キャビティー・温度因子)に及ぼす部位特異的アミノ酸置換の影響を系統的に調べ、局所構造が分子全体の構造のコンパクトさやゆらぎとどのようにカップリングしているかを検討した。大腸菌ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)をモデル蛋白質として、遺伝子組み換えにより3つのフレキシブルループの中心に位置するGly67,Gly121,Ala145を種々のアミノ酸に置換し水中での部分比容vと断熱圧縮率βを決定した。その結果、1アミノ酸置換によりvとβは大きく影響を受け、アミノ酸置換の影響が局所的なループ領域の変異に留まらず、分子全体の構造のゆらぎに影響を及ぼしていることが示唆された。そこで、これらの変異体の一つ(G67V)を結晶化し、X線構造解析を2.4Å分解能で行った。その結果、67位のGlyをValに置換することにより、近傍に位置するTrp74の側鎖が分子表面に追い出され、67位のループの温度因子が減少するだけでなく、130位付近のループの温度因子も大きく減少し、アミノ酸置換の影響が長距離まで及んでいることが明らかとなった。また、分子内キャビティーの数も体積も野生型に比べて減少しており、変異により分子内の原子の充填密度が増すことがわかった。これらの結果はG67Vの圧縮率が野生型より小さいことと一致しており、キャビティーがゆらぎに直接関与していること、またDHFRの構造のゆらぎにフレキシブルループが重要を役割を演じていることを示している。このように、アミノ酸置換、圧縮率データ、X線構造解析を組み合わせることにより、蛋白質構造のゆらぎの発現機構が解明できる可能性が示された。

The three-dimensional structure of proteins is highly understood, and the molecular structure is very important for physical quantities. In this study, the thermal shrinkage rate of protein, X-ray crystal structure (temperature factor) and site-specific acid substitution were investigated systematically. E. coli folate reducing enzyme (DHFR) produces protein and protein subunits. The position of Gly67,Gly121,Ala145 in the center of the protein is determined by the partial specific volume of acid replacement in water and the thermal contraction rate β. As a result, the effect of acid substitution on the structure of the molecule is different. The crystallization and X-ray structural analysis of the heterogenous material (G67V) can be performed by 2.4 decomposition. As a result, the 67-position Gly Val substitution was found to have a higher temperature factor than the 67-position Gly Val substitution. The 67-position Gly Val substitution was found to have a higher temperature factor than the 67-position Gly Val substitution. The 67-position Gly Val substitution was found to have a higher temperature factor than the 67-position Gly Val substitution. The number of atoms in the molecule is reduced compared to that of the wild type. The results show that the compression ratio of G67V is directly related to that of wild type, and that of DHFR is directly related to that of wild type. The possibility of the discovery of protein structure and the discovery of protein structure is shown.

项目成果

Y.Tamura: "Adiabatic compressibility of flagellin and fragellar filament of Salmonella Tryphimurium" Biophys.Biochim.Acta. 1335. 120-126 (1997)

Y.Tamura：“鼠伤寒沙门氏菌鞭毛蛋白和脆片丝的绝热压缩性”Biophys.Biochim.Acta。

K.Gekko: "The Encyclopedia of Molecular Biology (T.E.Creighton ed.)" John Wiley & Sons,Inc.(印刷中), (1998)

K. Gekko：“分子生物学百科全书（T.E.Creighton 编辑）”John Wiley & Sons, Inc.（印刷中），(1998)

T.Kamiyama: "Compressibility and volume changes of lysozyme due to guanidine hydrochloride denaturation" Chem.Lett.1063-1064 (1997)

T.Kamiyama：“盐酸胍变性导致溶菌酶的可压缩性和体积变化”Chem.Lett.1063-1064 (1997)

E.Ohmae: "Effects of point mutation at a flexible loop alanine-145 of Escherichia coli dihydrofolate reductase on the stability and function" J.Biochem.(印刷中). (1998)

E.Ohmae：“大肠杆菌二氢叶酸还原酶柔性环丙氨酸 145 点突变对稳定性和功能的影响”J.Biochem.（出版中）。

E.Ohmae: "Nonadditive effects of dable mutations at the flexible loops,glycine-67 and glycine-121 of Escherichia coli dihydrofolate reductase on its stabitity and function" J.Biochem.123. 33-41 (1998)

E.Ohmae：“大肠杆菌二氢叶酸还原酶的柔性环、甘氨酸 67 和甘氨酸 121 处的失效突变对其稳定性和功能的非加性影响”J.Biochem.123。