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構造及び機能単位としてのモジュールを組み合わせた新規蛋白質の分子設計と創製

将模块作为结构和功能单元的新型蛋白质的分子设计和创造

基本信息

批准号：
12002008
负责人：
森島績
金额：
$ 250.24万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

1.モジュール間相互作用の再生を目指した方法論の開発ヘモグロビンα鎖のヘム結合モジュールをシトクロムb_5の対応する領域に導入したb_5αb_5を作製し、ランダム変異導入後、ヘム親和性を指標に構造力安定化している蛋白質のスクリーニングを行ったところ、ヘム結合モジュールに近接する特定の部位に変異が集中していた。そこで、構造上の歪みがかかっていると考えられるこれら残基に範囲をしぼってランダム変異を導入した変異体集団を作製し、さらに、スクリーニング過程に、崩れた構造の変異蛋白質を蛋白質分解酵素により除去するプロセスを新たに加え方法論の改良を行ったところ、モジュール置換蛋白質の安定性の向上に成功した。2.新規機能性蛋白質の創製に成功ヒトのトリプトファニルtRNA合成酵素(TrpRS)と相互作用する蛋白質を探索したところ、解糖系の酵素であるグリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ(GapDH)がTrpRSと結合することが明らかになった。TrpRSと結合するGapDHの結合部位の特定を試みるために、様々なキメラ蛋白質を作製した。ミオグロビン(Mb)のN末端側にGapDHのあるモジュールを融合したキメラ蛋白質は、野生型Mb同様、酸素を可逆的に配位でき、またGAPDH同様にTrpRSと会合する安定な新規蛋白質であることが明らかになった。3.酸化ストレス応答性新規グロビン蛋白質の分子機構の解明とその知見に基づく人工蛋白質の設計「ニューログロビン(Ngb)」には酸化ストレスに伴う神経細胞死を抑制する働きがあると指摘されている。今回、このNgbが脳神経系においてシグナル伝達系を制御する分子として機能しているという仮説を立て、Ngbが関与する脳神経シグナル伝達系を明らかにすることを目指した。その結果、酸化ストレス下で生成する鉄3価Ngbが細胞内シグナル伝達蛋白質であるGαと特異的に結合すること、他方、通常の酸素正常状態の鉄2価NgbはGαとは相互作用しないことを発見した。また、Ngbは酸化ストレス応答性のセンサー蛋白質として働き、酸化ストレスを受けた時のみGαと結合し、GαのGDP/GTP交換反応抑制蛋白質として機能することにより、神経細胞死を抑制することを明らかにした。さらに、Ngbに関しモジュール置換した種々のキメラ蛋白質を作製し、それらの解析を行うことにより、制御メカニズムを分子レベルで明らかにすることに成功した。

1. Development of methodology for regeneration of intercellular interaction index: introduction of b_5αb_5 into the corresponding domain, regulation of affinity index, structural force stabilization of protein in the target domain, concentration of protein in the target domain. In addition, the stability of the protein was improved by improving the methodology of protein degradation in the process of protein degradation. 2. The new functional protein was successfully created by the discovery of protein interaction with TrpRS, and the discovery of protein interaction with TrpRS. TrpRS binds to the GapDH binding site in a specific manner. The N-terminal side of Mb is GapDH, which is fused to the protein, wild-type Mb isoforms, reversible coordination of amino acids, GAPDH isoforms, TrpRS, and stable new protein. 3. The molecular structure of protein is understood and the design of artificial protein is based on the principle of "protein (Ngb)". The acidification of protein is accompanied by inhibition of cell death. Now, the Ngb is related to the brain system, and the molecular and functional aspects of the brain system control are discussed in detail. As a result, the production of iron 3 + Ngb in the intracellular system reaches the protein Gα-specific binding, and the interaction of iron 2 + Ngb with Gα-in the normal state of the acid is observed. The expression of protein is expressed in the following manner: In addition, Ngb is related to the production of protein, the analysis of protein, the production of protein, the production of protein, the analysis of protein, the production of protein, the production of protein.