熱安定性計算に基づいた蛋白質の変性状態の構造予測

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変性状態の立体構造を明らかにすることは、実験的手法のみでは困難である。本研究の特色は、熱安定性の実験結果と申請者が開発してきた高い信頼性の計算機実験を組み合わせることにより、変性状態の立体構造を予測することにある。蛋白質の熱安定性の実験的研究は、蛋白質のあらゆるアミノ酸について網羅的に行われるようになったために、実験データは大量にデータベースに蓄積されている。一方、申請者の計算機実験は、フィッティングパラメターを一切用いずに、変性剤による熱安定性の実験結果と良く一致した結果を与えた。これによって、筆者らは、変性剤による変性状態は、蛋白質によらず高次構造が完全にほどけていることを示唆した。一方、温度変性による変性状態は、部分的に立体構造が残っているらしいことが、断片的な実験データから示唆されている。筆者らは、温度変性による熱安定性の実験データが豊富なヒトリゾチームについて、熱安定性から変性状態の構造を推測した。まず、筆者らは、ヒトリゾチームのV100T変異体の熱安定性は、温度変性と変性剤変性とで異なる結果になることを計算で予測した。温度変性による安定性の予測結果が正しいことが、高野(阪大)による実験から実証された。更に、高温の長時間MDシミュレーション(500K 12.6nsおよび400K 40.4ns)を実行することによって、候補となる構造を生成した。このうち24個の候補について100番残基の熱安定性計算を実施した。計算結果はおおむね二つの実験条件(変性剤変性と温度変性)のどちらかと一致する良好な結果を得た。現在、立体構造について詳細な解析を行っている。また、V100T以外の変異体について、準備的な計算を実施した。