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構造変化における蛋白質のエネルギー地形階層性と水和の役割

蛋白质的能量景观层次和水合在结构变化中的作用

基本信息

批准号：
18031006
负责人：
城地保昌
金额：
$ 3.39万
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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、分子シミュレーションと中性子散乱により、蛋白質のエネルギー地形と水和の役割を研究している。本年度は水和状態(h=0.49g protein/g D_2O)と乾燥状態(h=0.09g protein/g D_2O)のStaphylococcal Nuclease結晶の分子動力学シミュレーションを100Kから300Kの6種類の温度で行い、その解析結果から以下の成果を得た。1.平均2乗揺らぎの温度依存性を水和状態と乾燥状態で比較した結果、水和状態の方が蛋白質のガラス性転移が顕著であることがわかった。水和状態では、300Kで水の平均2乗揺らぎが蛋白質と比べて2桁大きな値をとっており、水が蛋白質ダイナミクスに対して潤滑油の役割を果たしていると考えられる。一方、乾燥状態では、常温で水分子が主に蛋白質分子と水素結合し、お互いの揺らぎを制限している。以上のように、蛋白質のガラス性転移の起源には、蛋白質分子間相互作用と水分子の動きやすさが重要な役割を果たしている。2.通常の中性子散乱実験では、重水(D_2O)により水和された試料が通常用いられる。軽水素の非干渉性散乱断面積は、その他と比べて2桁大きいため、蛋白質中の軽水素からの非干渉性散乱が支配的になると考えられ、水分子からの散乱は通常無視される。シミュレーション結果から干渉性散乱スペクトルを解析した結果、300Kでは水和状態で水分子の揺らぎが蛋白質と比べて2桁大きいため、水分子(D_2O)からの干渉性散乱が顕著に現れることが明らかになった。一方、常温の乾燥状態、低温(水和、乾燥)では水分子の揺らぎが蛋白質と同程度のため、水分子からの干渉性散乱の寄与は小さい。

This study focuses on molecular biology, molecular biology and molecular biology. This year, molecular dynamics analysis of Staphylococcus Nuclease crystallization in aqueous state (h = 0.49g protein/g D_2O) and dry state (h=0.09g protein/g D_2O) was carried out at temperatures ranging from 100K to 300K. 1. Average 2 ° C temperature dependence of water and dry state Comparison results, water and dry state of protein and water shift Water and state: 300K water average 2 ° C water protein ratio 2 ° C water oil ratio 3 ° C water In a dry state, water molecules are mainly combined with protein molecules at room temperature, and the interaction between them is limited. The origin of protein molecular interaction and water molecular interaction are important factors in protein molecular interaction. 2. Usually, the water and heavy water (D_2O) are used in the middle part of the sample. The non-dry scattered area of water molecules is usually ignored, and the non-dry scattered area of water molecules is usually ignored. The results show that the water molecules in the state of D_2O and D_2O are separated from each other at 300K, and the water molecules in the state of D_2O and D_2O are separated from each other. One side, normal temperature and dry state, low temperature (water and dry), water molecules and protein, the same degree, water molecules and dry scattered and small