ヘアピンループDNA/RNAを認識するモデルペプチドの速度論的機能評価

识别发夹环 DNA/RNA 的模型肽的动力学功能评估

基本信息

批准号：
16750150
负责人：
川上純司
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Konan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、複雑な核酸-蛋白質相互作用系を解釈するために、全体から一部分の相互作用を抽出したモデル系の構築とその詳細な解析を目的とした。具体的な方針として、単純化した核酸構造を認識するモデルペプチドと、逆にペプチドを認識する核酸構造という、互いに相補的な情報を提供し得る新規機能性分子の取得を行い、熱力学的・速度論的に解析した。研究の初年度には、モデル系の核酸側コンポーネントとして、熱力学的に安定な核酸構造を得るための熱力学的パラメータの算出を行った。また、分子認識のアンテナとなり得るアミノ酸側鎖を有する非天然型核酸の合成を行った。二年目となる平成17年度には、熱安定な低分子量核酸コンポーネントとして、塩基性に富む低分子量ペプチドを特異的に認識するヘアピンループRNAをインビトロ選択によって得た。最終年度となる平成18年度には、得られたモデル系において、アミノ酸置換を施したペプチドを種々作製した。置換の影響を熱力学的・速度論的に定量化した結果、1つの局所的な静電的相互作用が及ぼすエネルギー的寄与ΔG°は、25℃において0.7kcal・mol^<-1>程度と算出された。また、静電的相互作用は主として結合過程に寄与し、結合速度定数を決定する結合過程のΔG^≠_<25>は、ΔG°_<25>とほぼ同じ数値であることが分かった。同様に、π-πスタッキングに関しては、エネルギー的寄与がΔG°_<25>にして約1.2kcal・mol^<-1>程度であると算出された。本研究において得られた最も重要な知見は、これらの局所的相互作用の寄与は、エネルギー的に相加性を持つということである(論文準備中)。これらの知見を基にすると、蛋白質が核酸と結合する際のエネルギーは、蛋白質の構成成分であるアミノ酸レベルで決定するといえる。そこで、静電的相互作用,π-πスタッキング,および水素結合が可能なL-ヒスチジンとRNAとの結合を酵素反応を指標に解析したところ、本研究で得られたエネルギー的な解釈が妥当なものであることが示唆された。

在这项研究中，我们旨在构建一个模型系统，其中从整体中提取部分相互作用并解释复杂的核酸 - 蛋白质相互作用系统。作为一种特定的策略，我们获得了可以提供互补信息的新型功能分子，例如识别简化的核酸结构的模型肽，相反，核酸结构可以识别肽，该肽可以提供补充信息，并分析热力学和动力学和动力学。在研究的第一年中，计算热力学参数以获得热力学稳定的核酸结构作为模型系统的核酸侧成分。此外，合成了具有可以用作分子识别天线的氨基酸侧链的非天然核酸。在2005年的第二年，特定识别基本低分子量肽肽的发夹发环RNA是通过体外选择作为热稳定的低分子量核酸成分获得的。在2006年的最后一年，在获得的模型系统中制备了具有氨基酸取代的各种肽。由于对取代效应的热力学和动力学定量的结果，在25°C时计算出一种局部静电相互作用的能量贡献ΔG°ΔG°约为0.7 kcal·mol^-1>。此外，发现静电相互作用主要有助于耦合过程，并且在确定耦合速率常数的耦合过程中Δg^≠_ <25>大致与ΔG°_ <25>大致相同。同样，对于π-π堆积，用Δg°_ <25>计算得出的能量贡献约为1.2 kcal·mol^<-1>。在这项研究中获得的最重要的发现是这些局部相互作用的贡献在能量加性（准备中）。基于这些发现，可以说蛋白质与核酸结合的能量是在氨基酸水平上确定的，氨基酸水平是蛋白质的成分。因此，当我们使用酶促反应分析L-齐丁氨酸与RNA的结合，这可以是静电相互作用，π-π堆积和氢键时，建议在这项研究中获得的能量解释是合理的。