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中性子散乱実験と分子動力学計算による蛋白質-DNA認識機構における水の挙動解析

利用中子散射实验和分子动力学计算分析蛋白质-DNA识别机制中的水行为

基本信息

批准号：
18031042
负责人：
河野秀俊
金额：
$ 4.29万
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18031042/
关键词：
水和 DNA 構造変化分子動力学計算タンパク質-DNA相互作用構造変形

项目摘要

1.DNAの柔らかさの塩基配列依存性と水和パターン4塩基配列の全配列パターン(136通り)について分子動力学計算を行い、DNAの柔らかさと水和パターンの関係を系統的に調べた。結果、DNAの柔らかさと水和パターンの間に明確な相関があることがわかった。その様子は、副溝における水のブリッジの4つのパターンでうまく説明できることを見出した。さらに、DNAの柔らかさと水和パターンの間にこのような相関が見られる原因を調べるため、塩基の水素結合アクセプター原子の電荷を仮想的にゼロにした計算を行なった。結果、ブリッジ形成がDNAの柔らかさを決定づけるというよりむしろ、DNAの柔らかさが水和パターンを決定づけていることが示唆された。2.中性子散乱実験によるDNA物性の測定上記の結果を実験的に検証するために、最も硬い配列のひとつCGCGAATTCGCGと最も柔らかい配のひとつCGCGTTAACGCG(真ん中の4塩基の配列が異なる)のオリゴDNA粉末試料を相対湿度86%(室温)で水和させ、水の吸着量を測定した。結果、硬い配列の方が水の吸着量が多いことがわかった。この結果は分子動力学計算結果と一致している。また、塩基配列CGCGAATTCGCGのオリゴDNA粉末を水和させた試料で非干渉性中性子散乱実験を行った。100Kから室温までのDNAの平均自乗変位を測定したところ、約240Kで急激な揺らぎの増大(動力学転移)が観測された。水和した蛋白質にも同じ温度で動力学転移が観測される。また、DNAの分子動力学計算によっても200K付近で動力学転移が見られた。これらの結果は、生体分子の構造変化を理解するためには、その水和状態を知る必要があることを示している。

1. The molecular dynamics calculation of DNA flexibility and the systematic adjustment of the relationship between DNA flexibility and water. The result is that DNA is soft and water is clear. The water in the groove is not clear. The water in the groove is not clear. For example, DNA is soft, water is soft, and water is soft. For example, DNA is soft, water is soft, and water is soft. For example, DNA is soft, water is soft, water is soft, and water is soft. As a result, the formation of DNA is determined by DNA and DNA. 2. The determination of DNA physical properties in the neutral phase of the sample was recorded on the results of the test. The test results showed that the most rigid phase of the sample was CGAATTCGCG, the most flexible phase of the sample was CGAATTCGCG, and the most flexible phase of the sample was CGAATTCGCG. The DNA powder sample had a relative humidity of 86%(room temperature), water and water adsorption. The results show that the adsorption capacity of water in the hard medium is much higher than that in the hard medium. The results are consistent with those of molecular dynamics calculations. The DNA powder of CGCGAATTCGCG was mixed with the sample, and the non-dry neutral particles were scattered. The average self-shift of DNA at room temperature was measured at 100K, and the increase in the dynamic shift at about 240K was measured. Water and protein dynamics are measured at different temperatures. Molecular dynamics calculations of DNA were performed at 200K. These results demonstrate the need to understand the structural changes of biological molecules and the state of water in the environment.