蛋白質表面に分布する水和水クラスターのダイナミクス

分布在蛋白质表面的水合水簇的动力学

• 批准号: 14740248
• 负责人: 上久保 裕生
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740248/
• 关键词: 水和水; ダイナミクス; 中性子散乱; 蛋白質

近年、低温X線結晶構造解析等の結果から、蛋白質表面は数枚の水和水クラスターによって覆われていることが明らかとなり、それらの水和水クラスターの蛋白質機能に対する役割が注目されている。本申請研究では、この水和水クラスターに注目し、非干渉性中性子散乱測定法を用いて"水和水クラスターの動力学的性質"、さらには、"水和水クラスターの動力学的性質と蛋白質機能との関係"を明らかにすることを目的としている。蛋白質分子は200K付近でガラス転移に類似した動力学的転移が観測される。転移後の蛋白質分子はエネルギーランドスケープ内のLocal minimum間で非調和的な転移が起きていると考えられており、この転移が機能と密接に関係していることが示唆されている。昨年度は、野生型Staphylococcal nucleaseを試料として、重水水和試料と軽水水和試料の比較から水和水由来の動力学転移の観測を試みた。水由来の中性子散乱の寄与は全体の20%程度を占めており、十分観測可能であることが明らかになった。本年度は、規則構造を持つ蛋白質の表面に存在する水和水と構造が壊れた状態にある蛋白質の表面にある水和水の動力学的な性質の違いを明らかにすることを目的として、変異体Staphylococcal nucleaseに対して実験を行った。用いた変異体は、野生型Staphylococcal nucleaseからC末端領域を一部欠損したものを用いた。これまでの研究から、この変異体では生理条件下で非天然構造をとっていることがわかっている。中性子散乱実験は野生型の際と同様の条件で行い、水和水由来の非干渉性中性子弾性散乱の温度依存性を観測した。昨年度測定した野生型の結果と比較すると、全体の傾向は類似しているものの160K前後で見られる転移にわずかながら違いが見られ、蛋白質の規則構造が水和水の動力学に対し何らかの影響を与えていることが示唆された。引き続き、この違いがいかなる性質を反映しているのか明らかにすべく、中性子準弾性散乱の測定を行う準備を進めている。

In recent years, low temperature resolution of X-ray crystal structure の results か ら は several pieces of の, protein surface water and water ク ラ ス タ ー に よ っ て fu わ れ て い る こ と が Ming ら か と な り, そ れ ら の water and water ク ラ ス タ ー の protein function に す seaborne cut が る service attention さ れ て い る. This application study で は, こ の water and water ク ラ ス タ ー に attention し, non dry involved in temper scattered measurement を with い て "water and water ク ラ ス タ ー の dynamics properties", さ ら に は, "water and water ク ラ ス タ ー の dynamics properties と protein function と の masato is" を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. The <s:1> 200K movement of a protein molecule is close to the でガラス転 movement に similar to the 転 movement が観 measurement される of <s:1> た dynamics. Planning to move after の protein molecules は エ ネ ル ギ ー ラ ン ド ス ケ ー プ の within the Local minimum で between the nonharmonic な planning move since が き て い る と exam え ら れ て お り, こ の planning move が function と contact に masato is し て い る こ と が in stopping さ れ て い る. Yesterday annual は, wild type Staphylococcal nuclease を sample と し て, heavy water and water sample と 軽 water and sample の is か ら moving water and water origin の dynamic planning の を 観 test try み た. The nature of water is scattered in <s:1> and it is related to 20% of all <s:1>. The degree of を accounts for めてお, and the degree of tenths 観 is likely to である になった とが and ら になった. This year は, rule structure つ protein の surface に existence を す る water and water と tectonic が 壊 れ た state に あ る protein の surface に あ る な properties of water and water の dynamics の violations い を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て, - variant Staphylococcal nuclease に し seaborne て be 験 を line っ た. Use た た variant, wild-type Staphylococcal nuclease ら ら c-terminal domain を one-part underdamaged <s:1> た <s:1> を を use た た. こ れ ま で の research か ら, こ の - variant で は で unnatural structure under physiological conditions を と っ て い る こ と が わ か っ て い る. Neutral type random experiments, wild type <s:1> international と similar <s:1> conditions で conduct と water and water origin <s:1> non-interference neutral type elastic random <s:1> temperature dependence を観 measurement <s:1> た. Yesterday annual determination し た wild-type の results と す る と, all の tendency は similar し て い る も の の で see before and after the 160 k ら れ る planning move に わ ず か な が ら violations い が see ら れ, protein structure が の rules of water and water dynamics に の し any seaborne ら か の influence を and え て い る こ と が in stopping さ れ た. Lead き 続 き, こ の violations い が い か な る nature を reflect し て い る の か ら Ming か に す べ く, temper in quasi 弾 scattered の line measurement を う prepare を into め て い る.

项目成果

Imamoto Y, Kamikubo H et al.: "Light-induced global conformational change of photoactive yellow protein in solution"Biochemistry. 41. 13595-13601 (2002)

Imamoto Y、Kamikubo H 等人：“溶液中光活性黄色蛋白的光诱导整体构象变化”生物化学。

Hirano S, Mihara K, Kamikubo H et al.: "The role of C-terminal retion of Staphylococcal nuclease for foldability, stability and activity"Proteins : Struct. Funct. Genet.. 49. 255-265 (2002)

Hirano S、Mihara K、Kamikubo H 等人：“葡萄球菌核酸酶 C 末端保留对可折叠性、稳定性和活性的作用”蛋白质：结构。

Mano E, Kamikubo H et al.: "Comparison of the photochemical reaction of photoactive yellow protein in crystal with reaction in solution"Spectroscopy. (In press).

Mano E、Kamikubo H 等人：“晶体中光活性黄色蛋白的光化学反应与溶液中反应的比较”光谱。

E.Mano, H.Kamikubo, Y.Imamoto, M.Kataoka: "Comparison of the photochemical reaction of photoactive yellow protein in crystal with reaction in solution."Spectroscopy. 17. 345-353 (2003)

E.Mano、H.Kamikubo、Y.Imamoto、M.Kataoka：“晶体中光敏黄色蛋白的光化学反应与溶液中反应的比较。”光谱学。

Shimizu N, Kamikubo H et al.: "Effect of organic anions on the photoreaction of photoactive yellow protein"J. Biochem.. 132. 257-263 (2002)

Shimizu N，Kamikubo H等：“有机阴离子对光活性黄色蛋白光反应的影响”J。