人工タンパク質のデザインとフォールディング

人工蛋白质的设计和折叠

• 批准号: 16041246
• 负责人: 磯貝 泰弘
• 金额: $ 5.44万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 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-16041246/
• 关键词: 蛋白質; 分子設計; フォールディング; 安定性; 立体構造; 水和

天然の球状蛋白質のフォールディング過程は協同的であり、このことが、蛋白質が示す"蛋白質らしい"構造物性の源となっている。協同性の機構を説明する幾つかの理論モデルが提案されているが、アミノ酸配列と協同性との関係を論じた研究例は少ない。そこで本年度は、フォールディングの協同性が生み出される具体的メカニズムを明らかにすることを目的として研究を行い、以下のような成果を得た。1.天然蛋白質のアミノ酸配列とフォールディング特性の関係を調べるために、ミオグロビンの疎水性コア変異体を作成し、塩酸グアニジンを用いて変性実験を行った。その結果、ミオグロビンのアミノ酸配列は、フォールディング中間体を不安定化するように厳しく選ばれており、それによって協同的な折りたたみ反応を実現していることが明らかになった。中間体の形成は、大きな球状蛋白質が正しく折りたたまれるのに不可欠なステップであるが、過度に安定な中間体は、細胞内でミスフォールドした分子重合体の形成を促進する。従って、中間体の不安定化は、蛋白質の分子進化の淘汰圧となり得る。2.前年度までに設計・合成した人工Cro蛋白質は、非協同的な熱変性反応を示した。そこで、協同的なフォールディング反応をデザインするため、人工Cro蛋白質のNMR構造に基づいて、疎水性コアを形成するアミノ酸部位の内4つを選んで残基置換し、一連の変異蛋白質を作成した。これらの変異体について熱変性実験を行い、協同的フォールディング反応を示す人工蛋白質を得た。本結果は、NMR構造が決定できる様な単一な立体構造の形成は、協同的なフォールディング反応実現のための十分条件とは成り得ず、天然様の協同的なフォールディング特性を実現するためには、さらにアミノ酸配列の絞り込みが必要であることを示す。

Natural の globular protein の フ ォ ー ル デ ィ ン グ process は co-ordinated で あ り, こ の こ と が, protein が す "protein ら し い" structure sex の source と な っ て い る. Collaborative の institutions を illustrate す る several つ か の theory モ デ ル が proposal さ れ て い る が, ア ミ ノ acid with column と collaborative と の masato is を theory じ た research example は less な い. そ こ で は this year, フ ォ ー ル デ ィ ン グ の collaborative が raw み out さ れ る specific メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て research を い, the following の よ う た を な achievements. 1. The natural protein の ア ミ ノ acid with column と フ ォ ー ル デ ィ ン グ features の masato is を adjustable べ る た め に, ミ オ グ ロ ビ ン の 疎 water-based コ ア - variant を made し, salt, acid グ ア ニ ジ ン を with い て - sex be 験 を line っ た. そ の results, ミ オ グ ロ ビ ン の ア ミ ノ acid with は, フ ォ ー ル デ ィ ン グ intermediates を not stabilization す る よ う に 厳 し く choose ば れ て お り, そ れ に よ っ て synergy な fold り た た み anti 応 を be presently し て い る こ と が Ming ら か に な っ た. Intermediates の は, big き な が globular proteins are し く fold り た た ま れ る の に not owe な ス テ ッ プ で あ る が, excessive に stable な intermediates は, intracellular で ミ ス フ ォ ー ル ド し た molecular weight fit の form を promote す る. Youdaoplaceholder0, intermediate <s:1> instability, protein <s:1> molecular evolution <s:1> elimination pressure とな とな る. 2. In the previous year, までに designed and synthesized までに た artificial Cro protein and non-synergistic な thermal anti-応 を demonstration た. そ こ で, collaborative な フ ォ ー ル デ ィ ン グ anti 応 を デ ザ イ ン す る た め, artificial の Cro protein NMR structure に づ い て, water-based 疎 コ ア を form す る ア ミ ノ の acid parts within 4 つ を choose ん し で residues substitution, for の - different protein を made し た. こ れ ら の - variant に つ い て hot - sex be 験 を い, collaborative フ ォ ー ル デ ィ ン グ anti 応 を す in artificial protein を た. This result は, NMR structure が decided で き る others な 単 a な three-dimensional structure の は and collaborative な フ ォ ー ル デ ィ ン グ anti 応 be presently の た め の is conditions と は into り ず, natural others の co-ordinated な フ ォ ー ル デ ィ ン グ features を be presently す る た め に は, さ ら に ア ミ ノ acid with column の ground り 込 み が necessary で あ る こ と を す.

项目成果

Design and synthesis of de novo cytochromes c.

• DOI: 10.1021/bi049546e
• 发表时间: 2004-07
• 期刊: Biochemistry
• 影响因子: 2.9
• 作者: Manabu Ishida;N. Dohmae;Y. Shiro;T. Oku;T. Iizuka;Y. Isogai

タンパク質の分子設計

蛋白质分子设计

• 发表时间: 2001
• 作者: Fujita A;et al.;Muto T et al.;古川功治 他
• 通讯作者: 古川功治 他

Design of λ Cro fold:: Solution structure of a monomeric variant of the de novo protein

• DOI: 10.1016/j.jmb.2005.10.005
• 发表时间: 2005-12-09
• 期刊: JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY
• 影响因子: 5.6
• 作者: Isogai, Y;Ito, Y;Ota, M
• 通讯作者: Ota, M

Native protein sequences are designed to destabilize folding intermediates

• DOI: 10.1021/bi0523714
• 发表时间: 2006-02-28
• 期刊: BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 2.9
• 作者: Isogai, Y

望みの立体構造をもった人工タンパク質をデザインする

设计具有所需三维结构的人造蛋白质

• 发表时间: 2006
• 期刊: バイオニクス(オーム社) 第3巻第2号
• 作者: Ishihara;K.;Sawa;S.Iwakura;Y.;Hirano;T et al.;磯貝泰弘
• 通讯作者: 磯貝泰弘