ポリアミン・核酸複合体のNMR構造解析-弱い分子間相互作用解明への新しい試み-

多胺/核酸复合物的NMR结构分析——阐明弱分子间相互作用的新尝试——

• 批准号: 05J09617
• 负责人: 丸吉 京介
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J09617/
• 关键词: 弱い相互作用; ポリアミン; 動的配座解析

まず、水溶液中におけるポリアミン(スペルミジンおよびスペルミン)と核酸の一つであるATPとの相互作用を取り上げ、溶液中におけるポリアミンの動的な構造をNMRにより解析した。スピン結合定理からATPの有無によるポリアミンの動的配座変化を比較したところ、ポリアミンはATPと相互作用するためにゴーシュ配座を増やして窒素間距離を縮めていることが分かった。この結果から、ポリアミンと核酸との相互作用にはポリアミンの窒素間距離が重要な役割を果たしていることが示唆された。そこで、ホモスペルミジン(N-C_4-N-C_4-N)、ノルスペルミジン(N-C_3-N-C_3-N)、またジエチレントリアミン(N-C_2-N-C_2-N)などといったアルキル鎖の長さが異なるポリアミンを調整し、ATPとの親和性およびATPase活性を比較してみた。その結果、ATPとの親和性はノルスペルミジンが大きく、このトリエチレン構造がATPの三リン酸部分と相互作用するために重要であることが分かった。また親和性の大きさに伴い、ATPase活性の上昇した。次にポリアミンとATPの相互作用時における水の運動性を比較した。170-NMRを用いて縦緩和時間を求めることにより、水の熱運動の指標となる動的水和数を算出し、ATPのみの場合とATPにスペルミジンを加えた場合とで比較してみたところ、動的水和数に大きな差が見られた。これは、スペルミジンがATP周りの水和構造を安定化させていることに起因していると考えられる。これらの結果から、ポリアミンはATPの三リン酸部分に結合することで、その構造を変化させ、また周囲の水和構造を変化させることで、酵素のバインディングポケットに入ることを阻害し、ATPの加水分解反応を調節している可能性が考えられる。以上、研究計画通りフレキシブルな分子の構造と分子認識、水和についてある程度を解明することができた。

The interaction of ATP with nucleic acid in aqueous solution was analyzed by NMR. The association theorem is based on the comparison of ATP and ATP interactions. The result is that the interaction between nucleic acids is very important. In addition, ATP and ATP affinity and ATPase activity are also adjusted. As a result, ATP affinity is important for the interaction between ATP and its three components. Affinity increased and ATPase activity increased. The interaction between ATP and water is relatively simple. 170-NMR is used to calculate the relaxation time, the index of thermal motion of water, and the number of dynamic water. ATP is used to calculate the relaxation time of ATP. ATP is used to calculate the number of dynamic water. The water and structure of ATP cycle are stabilized. The results show that the enzyme can inhibit the binding of ATP to the trichosphoric acid moiety, and the structure of ATP can be changed to inhibit the hydrolysis of ATP. Above, the research plan through the molecular structure and molecular understanding, water and water in the degree of understanding