圧縮率からみた蛋白質の構造ゆらぎと機能発現機構

从压缩比角度看蛋白质的结构波动和功能表达机制

• 批准号: 16041231
• 负责人: 月向 邦彦
• 金额: $ 5.82万
• 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: 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-16041231/
• 关键词: 蛋白質; 圧縮率; 構造ゆらぎ; 機能発現機構

本年度は超音波音速測定装置を新しく立ち上げ,また,基準振動解析用コンピュータを整備し,実験・理論両面から種々の蛋白質系の構造・圧縮率・機能相関について調べた。得られた成果の概要を以下に示す。ウシすい臓リボヌクレアーゼA(RNase A)を消化切断したリボヌクレアーゼS(RNase S)は,S-ペプチド(1-20残基)とS-プロテイン(21-124残基)の複合体であるにもかかわらず,その二次構造は切断前とほとんどかわらず,活性も80%程度保存されている。これらの断熱圧縮率は,RNase A>RNase S>S-プロテインの順に減少し,基準振動解析から得られた等温圧縮率の順序と一致した。このことから,20-21位での切断により分子全体のゆらぎはむしろ減少し,機能の低下をもたらしたものと考えられる。基準振動解析により蛋白質のアミノ酸置換による等温圧縮率の違いを計算した。細胞壁分解酵素のリゾチームにおいて,ニワトリなどのキジ目(Galliforms)の蛋白質のアミノ酸配列には,コアを構成するThr40,Ile55,Ser91およびSer40,Val55,Thr91のいずれかのみが現存している。そこで本研究では,両者の野生型と,進化的中間体として可能性のある5種類の変異体について,それらの結晶構造をもとに基準振動解析により等温圧縮率を計算し,分子進化におけるゆらぎの役割について考察した。現存するニワトリとコリンウズラの野生型リゾチームには,各波数領域において同程度の体積のゆらぎが観測され,分子全体の等温圧縮率も一致することがわかった。しかし進化的中間体ではいずれも等温圧縮率は大きく,ゆらぎの大きい構造であったと推測される。また,これらの進化的中間体の等温圧縮率と酵素活性の間には正の相関がみられ,ゆらぎは機能発現に有利に働いていることが示唆された。

This year, the ultrasonic sound velocity measurement device has been newly developed, and the reference vibration analysis tool has been equipped to adjust the structure, compression ratio and function of the protein system. A summary of the results obtained is shown below. The complex of S-protein (residues 1-20) and S-protein (residues 21-124) was digested and cleaved by RNase A (RNase A), and the activity was preserved to 80% before cleavage. The order of the thermal contraction rate is RNase A>RNase S> S-phase, and the order of the isothermal contraction rate is consistent with the baseline vibration analysis. The 20 -21 position of the molecule is cut off, and the function is reduced. Calculation of Isothermal Compression Ratio for Protein and Acid Substitution in Reference Vibration Analysis Cell wall-decomposing enzymes are involved in the protein acid alignment of Galliforms, and the structure of Thr40,Ile55,Ser91 and Ser40,Val55,Thr91 is still present. In this study, we investigated the wild-type, evolutionary intermediate, possibility of five species of heterozygotes, crystalline structure, baseline vibration analysis, isothermal compression ratio calculation, molecular evolution. In the present case, the volume of each wave number domain is measured to the same extent, and the isothermal contraction rate of the whole molecule is consistent. The isothermal compression ratio of the intermediate is large, and the structure of the intermediate is speculated. The isothermal compression ratio and enzyme activity of the intermediate are positively correlated with each other, and the function of the intermediate is positively correlated with each other.

项目成果

A linear correlation between the energetics of allosteric communication and protein flexibility in E.coli cyclic AMP receptor protein revealed by mutation-induced changes in compressibility and amide hydrogen/deuterium exchange

突变诱导的可压缩性和酰胺氢/氘交换的变化揭示了大肠杆菌环AMP受体蛋白的变构通讯能量与蛋白质灵活性之间的线性相关性

• 发表时间: 2004
• 期刊: Biochemistry 43
• 作者: Oikawa;K.;8名;Sambongi Y.;Eiji Ohmae;Takayuki Fukuyama;加藤千明;Kunihiko Gekko
• 通讯作者: Kunihiko Gekko

タンパク質の水和と分子体積・圧縮率

蛋白质水合、分子体积和可压缩性

• 发表时间: 2004
• 期刊: 熱測定 31
• 作者: Oikawa;K.;8名;Sambongi Y.;Eiji Ohmae;Takayuki Fukuyama;加藤千明;Kunihiko Gekko;月向邦彦
• 通讯作者: 月向邦彦

1000気圧の環境下でもはたらくタンパク質の不思議 深海好圧性微生物の探索とその耐圧酵素

在 1000 个大气压环境下发挥作用的蛋白质之谜，寻找深海嗜压微生物及其耐压酶。

• 发表时间: 2005
• 期刊: BIONICS 2
• 作者: Hirose;T.;T.Miyamoto;J.Obokata;M.Sugiura;加藤千明
• 通讯作者: 加藤千明

Vacuum-ultraviolet circular dichroism of L-alanine in aqueous solution investigated by time-dependent density functional theory

时变密度泛函理论研究水溶液中 L-丙氨酸的真空紫外圆二色性

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Phys.Chem., A 109
• 作者: Oikawa;K.;8名;Sambongi Y.;Eiji Ohmae;Takayuki Fukuyama
• 通讯作者: Takayuki Fukuyama

Evolutional design of a hyperactive cysteine- and methionine-free mutant of Escherichia coli dihydrofolate reductase

• DOI: 10.1074/jbc.m508823200
• 发表时间: 2006-05-12
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Iwakura, M;Maki, K;Gekko, K
• 通讯作者: Gekko, K