拡張アンサンブル法による蛋白質部分配列ペプチドの構造空間探索

使用扩展集成方法探索蛋白质部分序列肽的结构空间

• 批准号: 16041241
• 负责人: 依田 隆夫
• 金额: $ 3.65万
• 依托单位: Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
• 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-16041241/
• 关键词: ペプチド; タンパク質; 分子シミュレーション; βヘアピン; 二次構造形成; コンピューターシミュレーション; 拡張アンサンブル法

自然界に存在しているタンパク質は単一の相互作用によってではなく、複数の相互作用によって協同的に折れ畳んでいると考えられる。天然の折れ畳み経路とミスフォールディングの経路の各々でどのような相互作用が重要な役割を果たしているのかを分子シミュレーションを用いて研究した。具体的には、プロテイン-GのC末端側のβヘアピン構造に相当する16残基のペプチド(以下G-peptide)の水中における自由エネルギー地形を、マルチカノニカルレプリカ交換分子動力学シミュレーションの結果に基づいて求め、各状態におけるペプチド分子の立体構造を解析した。昨年度に引き続き、GROMOS96力場を使用し、水分子モデルとしてSPCを採用した。合計275nsecのシミュレーションにおいて、変性構造から天然構造への折れ畳みが、独立に三回観測された。G-peptideの分子シミュレーションによる研究はこれまでに多数報告されているが、水をあらわに取り扱うシミュレーションにおいて天然構造への折れ畳みが複数回実現したのはこれが始めてである。G-peptideは、疎水相互作用のほか、スレオニンやアスパラギン酸などの親水的な側鎖が関与する相互作用によっても安定化されていることが知られている。そこで、分子内水素結合や塩橋の形成度合いに注目して結果の解析を行った。その結果、(1)Y45とF52の側鎖同士のコンタクトが折れ畳みの初期に形成される(2)Y45とF52の近傍の主鎖の水素結合と、ターン部位のアミノ酸残基の側鎖の水素結合が次に形成される(3)残りの主鎖の水素結合は後から形成されるという結果が得られた。また、(2)の水素結合が有無が天然構造への折れ畳み経路とミスフォールディングの経路を分ける重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

Nature exist に し て い る タ ン パ ク qualitative は 単 a の interaction に よ っ て で は な く, plural の interaction に よ っ て synergy に fold れ 畳 ん で い る と exam え ら れ る. Natural の fold れ 畳 み 経 road と ミ ス フ ォ ー ル デ ィ ン グ の 経 way の each 々 で ど の よ う な interaction が important な "を cut fruit た し て い る の か を molecular シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を with い て research し た. Specific に は, プ ロ テ イ の ン - G C terminal side の beta ヘ ア ピ ン tectonic に quite す る 16 residues の ペ プ チ ド - peptide (G) の water に お け る free エ ネ ル ギ ー を terrain, マ ル チ カ ノ ニ カ ル レ プ リ カ exchange molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の results に づ い て め, each state に お け る ペ プ チ ド Molecular <s:1> three-dimensional structure を Analysis of た. Last year, に cited 続 続 た, GROMOS96 force field を used 続, water molecules モデ と と て て, SPCを adopted た. Total 275 nsec の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に お い て, - structure か ら natural structure へ の fold れ 畳 み が, independent に three times 観 さ measurement れ た. G - peptide molecular シ の ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る research は こ れ ま で に most reports さ れ て い る が, water を あ ら わ に take り Cha う シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に お い て natural structure へ の fold れ 畳 み が plural back to be presently し た の は こ れ が beginning め て で あ る. G - peptide は, 疎 water interaction の ほ か, ス レ オ ニ ン や ア ス パ ラ ギ ン acid な ど の hydrophilic な side chain が masato and す る interaction に よ っ て も stabilization さ れ て い る こ と が know ら れ て い る. Youdaoplaceholder0 で で, intramolecular water combination や shiobashi <s:1> formation degree combination に に pay attention to the <s:1> て result <s:1> analysis を line った. そ の results, (1) Y45 と F52 の side chain with James の コ ン タ ク ト が fold れ 畳 み の に formed early さ れ る (2) Y45 と F52 の nearly alongside の master lock の water element combination と, タ ー ン parts の ア ミ ノ acid residues の side chain の water element combination が times に さ れ る (3) the residual り の master lock の water element combination after は か ら form さ れ る と い が う results Youdaoplaceholder0. ま た, (2) の water element combination が presence of が natural structure へ の fold れ 畳 み 経 road と ミ ス フ ォ ー ル デ ィ ン グ の part the 経 を け る important な "を cut fruit た し て い が る possibility in stopping さ れ た.

项目成果

Structures of a peptide fragment of b2-microglobulin studied by replica-exchange molecular dynamics simulations - Towards the understanding of the mechanism of amyloid formation

通过复制交换分子动力学模拟研究 b2-微球蛋白肽片段的结构 - 理解淀粉样蛋白形成的机制

• 发表时间: 2005
• 期刊: FEBS lett., 579
• 作者: M.Nishino;Y.Sugita;Y.Yoda;Y.Okamoto
• 通讯作者: Y.Okamoto

Secondary-structure preferences of force fields for proteins evaluated by generalized-ensemble simulations

• DOI: 10.1016/j.chemphys.2004.08.002
• 发表时间: 2004-12
• 期刊: Journal of the American Chemical Society
• 影响因子: 15
• 作者: T. Yoda;Y. Sugita;Y. Okamoto

Effects of the fixed end in single-molecule imaging techniques : A replica-exchange molecular dynamics simulation study

单分子成像技术中固定端的影响：复制品交换分子动力学模拟研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: Chem.Phys.Lett. 414
• 作者: Y.Kawashima;Y.Sugita;T.Yoda;Y.Okamoto
• 通讯作者: Y.Okamoto