放射光真空紫外円二色性による生体分子の精密構造解析

利用同步加速器真空紫外圆二色性对生物分子进行精确结构分析

• 批准号: 07J01913
• 负责人: 松尾 光一
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J01913/
• 关键词: 放射光; 真空紫外円二色性; 蛋白質; 非天然状態; 二次構造解析; アルコール変性; アミロイド繊維; 糖類; タンパク質; 密度汎関数法; ニューラルネットワーク; アミノ酸配列

本年度は、真空紫外円二色性(VUVCD)分散計と本研究課題で開発した新規解析プログラム(VUVCD-NN法)を用いて、これまで解析困難であった非天然状態(アルコール変性・アミロイド線維状態)にある蛋白質の構造解析を行った。6種類のタンパク質のVUVCDスペクトルを、トリフルオロエタノール(TFE:0～50%)およびメタノール(MeOH:0～70%)水溶液中(pH2.0、25℃)で、それぞれ170nmおよび175nmまで測定した。VUVCD解析を行った結果,各タンパク質の50%TFEによる変性状態では、α-helix構造が多く形成され,他はturnやrandom構造であった。さらにα-helix本数の予測結果を考慮すると、TFE変性構造は、長い数本のα-helixの集合体であることが示唆された。70%MeOHによる変性では、α-helix構造の形成だけでなく,β-strand構造の形成も観測された。また,α-helixの長さはジスルフィド結合の数によって大きく制限されることが示唆された。これらの結果より,アルコール変性構造はタンパク質やアルコールの種類に依存し,酸、低温、熱、塩酸グアニジンなどによる他の変性状態とは大きく異なり、多くの二次構造を持つことが分かった。β2-microglobulin(β2-m)は,酸変性条件下(pH2.5)でアミロイドを形成する蛋白質であるが,その断片ペプチド#21-31は,中性条件下でもアミロイドを形成し,β2-mのアミロイド化に重要な役割を担っている。アミロイド化した断片ペプチドのVUVCDスペクトルを測定し,二次構造解析を行った。続いて,#21-31フラグメントの分子動力学計算から得られた構造よりCDを算出し,実測値と比較することで水溶液中のアミロイド断片ペプチドの立体構造を予測した。今後は,β2-mのアミロイド構造の解明や,VUVCD分光法を用いた蛋白質-蛋白質相互作用系の立体構造解析法の確立を目指す。

This year, the vacuum ultraviolet dichroism (VUVCD) dispersion method was developed to analyze the structure of proteins in an unnatural state (amorphous state) using VUVCD-NN method. 6 kinds of VUVCD with different properties were determined in aqueous solution (pH 2.0, 25℃) at 170nm to 175nm (TFE:0~ 50%) and MeOH:0~70%. The analysis results of VUDCD show that 50%TFE of each sample is in a state of transition, and α-helix structure is in a state of transition, and he turn to random structure. The prediction results of α-helix elements are taken into account, and TFE is characterized by the aggregation of α-helix elements. 70% MeOH is used to measure the formation of α-helix structure and β-strand structure. The α-helix length is not limited to the number of α-helix combinations. As a result, all kinds of structures depend on the kinds of acid, low temperature, heat and acid, and their different states are different from each other.β2-microglobulin(β2-m) is a protein that forms in acidic conditions (pH2.5), and fragments #21-31 are important for protein formation in neutral conditions. The analysis of secondary structure is carried out in the following ways: Molecular dynamics calculations of the molecular structure of the molecule #21 -31 have been performed to calculate and compare the measured values with those of the molecular structure of the molecule in aqueous solution. In the future, the structural elucidation of β2-m complex, the application of VUV CD spectroscopy in the establishment of the three-dimensional structural elucidation of protein-protein interaction system, will be directed.

项目成果

Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism of α-D-glucopyranoside Investigated by Time-Dependent Density Functional Theory

时变密度泛函理论研究α-D-吡喃葡萄糖苷的真空紫外圆二色性

• 发表时间: 2010
• 期刊: HiSOR Activity report 2008
• 作者: 高野哲至;村松真臣;村上亮;並木亮;高橋義朗;Michio Murakoshi;熊野峻;熊野峻;熊野峻;熊野峻;熊野 峻;熊野 峻;Koichi Matsuo;Koichi Matsuo
• 通讯作者: Koichi Matsuo

A novel vanadium reductase, Vanabin2, forms a possible cascade involved in slectron transfer

一种新型钒还原酶 Vanabin2 形成参与电子转移的可能级联

• 发表时间: 2009
• 期刊: Biochimica et Biophysica Acta (In press)
• 作者: 高野哲至;村松真臣;村上亮;並木亮;高橋義朗;Michio Murakoshi;熊野峻;熊野峻;熊野峻;熊野峻;熊野 峻;熊野 峻;Koichi Matsuo;Koichi Matsuo;Norifumi Kawakami
• 通讯作者: Norifumi Kawakami

Amyloid protofibril is highly voluminous and compressible

• DOI: 10.1021/bi700648b
• 发表时间: 2007-09-18
• 期刊: BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 2.9
• 作者: Akasaka, Kazuyuki;Latif, Abdul Raziq Abdul;Gekko, Kunihiko
• 通讯作者: Gekko, Kunihiko

Secondary-Structure Analysis of Intermediate States of Apo-Myoglobin and Pepsin using a Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism Spectroscopy

使用真空紫外圆二色光谱法对载脂肌红蛋白和胃蛋白酶的中间态进行二级结构分析

• 发表时间: 2009
• 期刊: HiSOR Activity report 2007
• 作者: 高野哲至;村松真臣;村上亮;並木亮;高橋義朗;Michio Murakoshi;熊野峻;熊野峻;熊野峻;熊野峻;熊野 峻;熊野 峻;Koichi Matsuo;Koichi Matsuo;Norifumi Kawakami;松尾光一;Hidenori Watanabe
• 通讯作者: Hidenori Watanabe

Secondary-Structure Analysis of Alcohol-Denatured Proteins by a Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism Spectroscopy

真空紫外圆二色光谱法对酒精变性蛋白质的二级结构分析

• 发表时间: 2007
• 作者: 高野哲至;村松真臣;村上亮;並木亮;高橋義朗;Michio Murakoshi;熊野峻;熊野峻;熊野峻;熊野峻;熊野 峻;熊野 峻;Koichi Matsuo;Koichi Matsuo;Norifumi Kawakami;松尾光一;Hidenori Watanabe;Koichi Matsuo;Koichi Matsuo;Kazuyuki Akasaka;松尾光一;Koichi Matsuo;Koichi Matsuo;松尾光一;月向 邦彦;松尾 光一
• 通讯作者: 松尾 光一