分子認識における蛋白質のエネルギー地形階層性と水和構造変化の役割

蛋白质能量拓扑层次和水合结构变化在分子识别中的作用

基本信息

批准号：
16041208
负责人：
北尾彰朗
金额：
$ 9.73万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16041208/
关键词：
分子認識蛋白質水和構造エネルギー地形階層性

项目摘要

本研究では、昨年度に引き続き「段階的分子認識モデル」が既に示されているアルコール脱水素酵素等を主なターゲットとして以下の3つのことを明らかにすることを目指している。すなわち、(1)分子認識過程のシミュレーション、(2)分子認識過程におけるエネルギー地形の変化、(3)分子認識における水和構造変化の役割、である。本年度は昨年度に引き続き(1)(2)の解明をまず重点に研究をおこなった。「開」構造で結合ドメインにリガンドが結合した状態(結合中間状態)をシミュレーションの初期構造としてモデリングし、分子動力学シミュレーションを行い、リガンドが存在することによって開閉ドメインが移動し「閉」構造が出現する過程をシミュレートした。このシミュレーションの詳しい解析により、2量体で機能するアルコール脱水素酵素はドメインの動きに相関が見られることが明らかになった。これは一種のアロステリックが効果と考えられる。この成果は現在投稿中である(Hayward and Kitao)。(3)に関しては、これらのドメイン運動と水和構造変化の関係を明らかにするため解析を進行中である。また、分子シミュレーションを用いて、構造ゆらぎのパターンと非干渉性中性子非弾性散乱実験データの関係を解析し、論文に発表した(Joti, Kitao, Go, J.Am.Chem.Soc, 2005)。これにより150K以下の低温で観測されるボゾンピークの起源は水和によるエネルギー面の微細構造であることを明らかにし、機能と密接に関与しているといわれているガラス転移との関係も示した

这项研究旨在阐明以下三个主要靶标，包括酒精脱氢酶，自去年以来已经被视为“逐步分子识别模型”。也就是说，（1）分子识别过程的仿真，（2）分子识别过程中能量地形的变化，以及（3）水合结构在分子识别中的作用变化。今年，与去年一样，我们进行了研究，重点是澄清（1）和（2）。将配体与“开放”结构（中间结合状态）中结合结构域结合的状态被建模为模拟的初始结构，并进行了分子动力学模拟，以模拟开放/关闭域移动的过程，并在存在配体时出现“关闭”结构。对该模拟的详细分析表明，在二聚体中起作用的酒精脱氢酶与域运动有关。这被认为是变构的有效形式。目前正在发布此成就（Hayward和Kitao）。关于（3），目前正在进行分析，以阐明这些领域运动与水合结构变化之间的关系。此外，分子模拟被用来分析结构波动模式与不相干的中子非弹性散射实验数据之间的关系，并将其发表在论文中（Joti，Kitao，Go，J。Am。Chem。Soc，2005年）。这表明在低于150K的低温下观察到的玻色子峰的起源是由水合引起的能量表面的微观结构，并且还显示了与玻璃转变的关系，据说这与其功能密切相关。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

蛋白質の立体構造ダイナミクスと中性子散乱

蛋白质构象动力学和中子散射

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
日本中性子科学会誌「波紋」 14
影响因子：
0
作者：
T.Chatake;A.Ostermann;K.Kurihara;F.G.Parak;N.Mizuno;G.Voordouw;Y.Higuchi;I.Tanaka;N.Niimura;城地保昌
通讯作者：
城地保昌

Molecular simulation study to examine the possibility of detecting collective motion in protein by inelastic neutron scattering

分子模拟研究探讨通过非弹性中子散射检测蛋白质集体运动的可能性