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タンパク質のフォールディングに対する溶媒効果の分子論的研究

溶剂对蛋白质折叠影响的分子研究

基本信息

批准号：
13740335
负责人：
吉田亨次
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Fukuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

溶液中でのタンパク質のフォールディング機構を分子論的に解明するために、水/アルコール混合溶媒中においてモデルタンパク質の変性実験を行い、さらに溶媒の液体構造を中性子散乱実験ならびに理論計算によって明らかにした。F-moc固相合成法により、モデルタンパク質であるFSD-1(28残基)を合成し、エタノール/水、トリフルオロエタノール/水に溶解し円偏光二色性スペクトルを測定した。そして二次構造解析を行い、特定のアルコール濃度でタンパク質の立体構造が変化することを見出した。次にこれら溶媒の液体構造を明かにするために中性子散乱法、RISM積分方程式理論、および分子動力学シミュレーションの手法を用いて、溶媒を構成する原子間の動径分布関数を求めた。その結果、アルコールの濃度が変化すると液体構造が大きく変化することが示された。つまり、水の濃度が高い領域では、水の正四面体類似ネットワークが発達し、アルコールの疎水基は水のつくるネットワークに取り囲まれ、複数のアルコール分子が集合している。一方、アルコールの濃度が高い領域では、水素結合で結ばれた鎖構造が支配的である。そして、この構造変化が起こるアルコールの濃度は前述のタンパク質の構造変化が起こる濃度とほぼ一致していた。このことから、タンパク質の立体構造安定性には溶媒である水の正四面体類似構造が不可欠であると結論できる。さらにFSD-1の一部(10残基)とエタノール/金剛溶媒系について一般化アンサンブル法による分子動力学シミュレーションを行い、タンパク質の残基を構成する各原子と溶媒分子の相互作用を明らかにし、ミクロスコピックなフォールディング機構を解明した。

In solution, the structure of the solution is characterized by molecular theory, water/solvent mixture, molecular dispersion and theoretical calculation. FSD-1(28 residues) was synthesized by F-moc solid-phase synthesis method, and its polarized dichroism was determined by dissolution in water. The analysis of secondary structure is carried out, and the specific concentration of solid structure is observed. In addition, the solvent structure is clearly defined by the dispersion method, the RISM integral equation theory, and the molecular dynamics method. As a result, the concentration of the liquid changes and the structure of the liquid changes. The concentration of water is high in the field, and the tetrahedra of water are similar to each other. In one case, the concentration of water is high in the field, and the combination of water elements is dominated by the structure of the lock. The structure of the material is changed from the beginning to the end, and the concentration of the material is changed from the beginning to the end. The stability of solid structure of water and tetrahedral structure can not be neglected. A part of FSD-1 (10 residues) and the structure of FSD-1/diamond solvent system are analyzed by molecular dynamics method. The interaction between each atom and solvent molecule is clarified.