NMRと分子モデリングによる氷核蛋白質の立体構造と氷形成メカニズムの解明

利用核磁共振和分子建模阐明冰核蛋白的三维结构和冰形成机制

• 批准号: 17770081
• 负责人: 熊木 康裕
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17770081/
• 关键词: 核磁気共鳴; 分子モデリング; 氷核蛋白質

氷核活性細菌によって分泌される氷核蛋白質は水の凍結を促進する。この氷核蛋白質のアミノ酸配列は、中央部分に48残基の単位配列が数十回繰り返したタンデムリピートをもつ。48残基の単位配列は、16残基および8残基の繰り返しと見ることもできる。このタンデムリピートが規則的な立体構造をとることで氷の結晶と相互作用すると考えられている。しかしながら、その立体構造はいまだ明らかにされていない。本研究の目的は、このタンデムリピートの立体構造についての情報を得ることである。本研究では、2種類の氷核活性細菌由来の氷核蛋白質について、タンデムリピート領域の部分配列をモデルとした17残基及び24残基からなる3種類のペプチドを合成し、CD及びNMR測定を行った。NMR解析の結果、16残基の単位配列においてチロシンの芳香族側鎖が10残基離れたアラニンのメチル基と近接するペプチドが見出された。また2,3残基離れた疎水性残基のメチル基とチロシンの芳香族側鎖の近接が、3種類の全てのペプチドに見られた。このNMRの結果をもとに構造計算した結果、タンデムリピートの16残基の単位配列は閉じたループ構造を形成することが示された。チロシンの芳香環側鎖と疎水性側鎖メチル基との間の相互作用が、このループ構造の形成に寄与していることが強く示唆される。これらの残基は氷核蛋白質の一次構造において保存性が高い残基であることから、氷核蛋白質のタンデムリピート全体がこのループ構造を単位とするラセン構造をとりうることが示唆される。ループ構造の形成に不可欠なチロシンの芳香環側鎖と疎水性側鎖メチル基との間の相互作用は、疎水性相互作用及びCH/π相互作用という弱い相互作用へ帰せられる。従ってヘリックス構造のモデリングを行うためには、CH/π相互作用のような芳香環が関与する弱い相互作用を力場を導入することが必要であることを示唆している。

Nuclear active bacteria secrete nuclear proteins that are promoted by freezing of water. The amino acid sequence of this nuclear protein is composed of 48 residues in the central part, and dozens of residues in the central part. 48 residues of single position alignment, 16 residues of 8 residues of The structure of the crystal is regular. The solid structure of the film is different from that of the film. The purpose of this study is to obtain the information of the three-dimensional structure. In this study, two kinds of nucleoactive bacteria derived from nuclear proteins were synthesized, CD and NMR measurements were carried out, including partial alignment of 17 residues and 24 residues in the nuclear protein domain. NMR analysis results, 16 residues of the aromatic side lock, 10 residues of the aromatic side lock, 16 residues of the aromatic side lock, 10 residues of the aromatic side lock, 16 residues of the aromatic side lock, 10 residues of the aromatic side lock, 16 residues of the aromatic side lock, 10 residues of the aromatic side lock, 16 residues of the aromatic side lock, 16 residues of the aromatic side lock, 10 residues of the aromatic side lock, 16 residues of the aromatic side lock, 10 residues of the aromatic side lock, 16 residues, 16 residues of the aromatic side lock, 16 residues, 16 residues of the aromatic side lock, 10 residues, 16 residues of the aromatic side lock, 2, 3 residues are separated from each other, and the aromatic side locks are closely connected to each other. The results of NMR were calculated and the structure of 16 residues was shown. The interaction between the aromatic ring side lock and the aqueous ring side lock and the formation of the structure of the ring are strongly influenced. The residues in the primary structure of the nuclear protein are conserved and the residues in the primary structure of the nuclear protein are conserved. The interaction between aromatic ring side lock and aqueous side lock and CH/π interaction is important for the formation of structure. The interaction between CH and π is necessary to introduce the weak interaction force field.