電子顕微鏡像に基づくリボソームの精密な立体構造解析

基于电子显微镜图像的核糖体精确三维结构分析

• 批准号: 17053029
• 负责人: 石田 恒
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17053029/
• 关键词: リボソーム; 立体構造; 基準振動解析; 分子動力学法; X線結晶解析; 電子顕微鏡像

本研究では、遺伝子情報翻訳装置であるリボソームの原子分解能の立体構造を、電子顕微鏡像とX線結晶解析のデータ及びバイオインフォマティクスと分子動力学シミュレーションの手法を用いて構築し、リボソームの機能を原子レベルで理解することを目的とする。まずリボゾームの初期構造を作成するために、リボソームのX線結晶解析による立体構造(PDB:1YL3と1YL4、解像度5.5Å、遺伝子情報翻訳進行状態)を用いた。ただし一部、原子座標の特定されていない欠落部位が存在していたため、ホモロジーモデリングをすることで、全原子の立体構造を作成した。更に、我々は分子の柔らかさも考慮しながら立体構造を電子顕微鏡像にあてはめられるように、Gaussian Networkモデルによる基準振動解析および分子動力学シミュレーションを実行するプログラムを開発し、より現実的なリボソーム立体構造の精密化を可能とした。あてはめにはEMBL-EBIに登録されている遺伝子情報翻訳休止状態のもとに得られた電子顕微鏡像、1068(解像度13.4Å)を用いた。結果、電子顕微鏡像と約80%程度に一致するリボソーム立体構造を原子レベルで作成することができた。なお、これ以上に立体構造を電子顕微鏡像に当てはめると、立体構造が不自然な形になってしまうことがわかった。作成された立体構造と初期構造において、リボソームを構成するタンパク質の立体構造の違いを比較したところ、重心間移動距離について平均約2Å、配向について平均5度の違いが見られた(リボソーム全体構造について約6Åの違い)。以上、電子顕微鏡像にあう精密な立体構造を構築することができた。また構造変化は、リボソームの遺伝子情報翻訳の進行状態と休止状態における立体構造の違いを反映していることがわかった。

In this study, the atomic decomposition energy structure, electron micro-mirror, X-ray crystal analysis and molecular dynamics analysis methods of molecular information conversion devices were used to construct and understand the atomic structure of molecular information conversion devices. X-ray crystallographic analysis of the initial structure of the crystal structure (PDB:1YL3 and 1YL4, resolution 5.5 mm, information conversion progress state) is used. A part of the atomic coordinates of the specific part of the incomplete part of the existence of the atomic coordinates of the complete three-dimensional structure In addition, we consider the development of molecular flexibility and the possibility of refining the three-dimensional structure of a Gaussian Network based on reference vibration analysis and molecular dynamics. EMBL-EBI is registered in the database, and the information in the database is stored in the database. As a result, the electron micro-mirror image is approximately 80% identical to the atomic structure. The three-dimensional structure is not natural. In order to make the three-dimensional structure and the initial structure, it is necessary to compare the deviation of the three-dimensional structure with the original structure. The average distance between the centers of gravity is about 2 degrees. The average deviation of the alignment is about 5 degrees. The above, electronic micro-mirror, precision three-dimensional structure, construction The structure changes, and the information on the structure changes. The information on the structure changes.