静電相互作用に基づくタンパク質－タンパク質間相互作用の理解

基于静电相互作用理解蛋白质-蛋白质相互作用

• 批准号: 17J06377
• 负责人: 杉本 悠
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J06377/
• 关键词: タンパク質-タンパク質間相互作用; 静電相互作用; Weighted ensemble; マルコフ状態モデル; 非マルコフ解析; Barnase; Barstar; タンパク質－タンパク質間相互作用; 粗視化シミュレーション; ポアソン・ボルツマン方程式; barnase; barstar

本研究の目的は、タンパク質－タンパク質間相互作用(PPIs)を静電相互作用に着目し、分子シミュレーションを用いてその機構を解明することである。平成30年度は昨年度から引き続き、ターゲットPPIsとして静電相互作用が結合に強く関与しているbarnase-barstarのペアを用いて研究を推進した。2つのタンパク質の結合という長いタイムスケールの現象を追跡するために、効率的に構造空間を探索することができるweighted ensemble(WE)法を用いて計算を行った。また解離状態と結合状態を定義することで、結合速度定数を計算することもできる。そこで独立したWEを3回行い、barnase-barstarの結合速度定数を計算したところ、実験値の10分の1程度であった。これは計算時間が短く正しい値に収束していないためと考えられる。さらに、結合経路を調べるためにWEの全データを2つの手法で解析した。まずマルコフ状態モデルによる解析を行った。この解析ではマルコフ性を満たすために、遷移行列を計算する際に大きなラグタイムを用いる必要がある。しかし大きなラグタイムを用いた場合、WEにおける重みの移動を処理する方法が存在しないため、正しい解析結果が得られなかった。次に、非マルコフ解析を行った。この解析ではマルコフ性を満たす必要がないため、小さなラグタイムを用いることができる。そこで最小のラグタイムを用いて解析を行い、結合速度定数を計算したところ、実験値とよく一致していた。さらにコミッタを計算したところ、大きなコミッタはbarnaseの結合部位上部に広く分散していた。コミッタが広く分散していることは結合部位上部のエネルギー地形が結合部位のごく近傍だけでなく、広範囲に渡り大きなすり鉢状になっていることを示唆している。静電相互作用がこの大きなすり鉢状のエネルギー地形を作り出していると予想している。

The purpose of this study is to explore electrostatic interactions between particles and particles (PPIs). The function of the mechanism is explained by the mechanism of the molecular structure. Heisei 30 year and last year's から lead and き続き, ターゲットPPIs and としてelectrostatic interaction and combinationに强く关与しているbarnase-barstarのペアを与いて Research を Advance した. 2つのタンパク性のcombinationという长いタイムスケールのphenomenonするために、Efficient にConstructed spaceをExplorationすることができるweighted The ensemble(WE) method uses the method to calculate the line. The dissociation state and the binding state are defined and the binding speed constant is calculated.そこで Independent したWEを3 return い, barnase-barstarのcombination speed fixed number をcalculation したところ, 実験値の10 minutes の1 degree であった.これはCalculation timeが正しい値に合していないためとtestえられる.さらに, combined with the 経路を动べるためにWEの全データを2つのtechniqueでanalyticした.まずマルコフ Status モデルによるanalytic を行った.このanalyticsではマルコフ性を満たすために、migration row calculationするinteriorに大きなラグタイムを用いる必がある.しかし大きなラグタイムを Use いた occasion, WE における重みのmovable をThere is no processing method and no analysis result is correct. The second time, the non-Maracana analysis is the same.このanalyticsではマルコフ性を満たすnecessaryがないため、小さなラグタイムを用いることができる.そこでMinimal のラグタイムをUsing いてanalytic を行い, combined speed fixed number をcalculation したところ, 実験値とよく unanimous していた.さらにコミッタをcalculate したところ, large きなコミッタはbarnaseのjoining part upper part に広く disperse していた.コミッタが広く dispersed していることはjoining part upper part のエネルギーterrain がjoining part のごく close to the だけでなく, 広法囲に多り大きなすり钵shaped になっていることをshows 唆している. Electrostatic interaction がこの大きなすりbowl-like のエネルギーterrain を为り出していると yu think している.

项目成果

Oriented Adsorption and Immobilization of Redox Enzymes for Electrochemical Communication with Electrodes

氧化还原酶的定向吸附和固定化与电极的电化学通讯

• 发表时间: 2018
• 期刊: Encyclopedia of Interfacial Chemistry - Surface Science and Electrochemistry
• 作者: Yu Sugimoto;Keisei So;Hong-qi Xia;Kenji Kano
• 通讯作者: Kenji Kano

Reactivation of standard [NiFe]-hydrogenase and bioelectrochemical catalysis of proton reduction and hydrogen oxidation in a mediated-electron-transfer system

标准[NiFe]-氢化酶的重新激活以及介导电子转移系统中质子还原和氢氧化的生物电化学催化

• DOI: 10.1016/j.bioelechem.2018.05.003
• 发表时间: 2018
• 期刊: Bioelectrochemistry
• 影响因子: 5
• 作者: S. Shiraiwa;K. So;Y. Sugimoto;Y. Kitazumi;O. Shirai;K. Nishikawa;Y. Higuchi;K. Kano
• 通讯作者: K. Kano

タンパク質-タンパク質結合の粗視化MDシミュレーション：barnaseとbarstarを例として

蛋白质-蛋白质结合的粗粒度 MD 模拟：以 Barnase 和 barstar 为例

• 发表时间: 2018
• 作者: 杉本 悠;森脇由隆;寺田 透;清水謙多朗
• 通讯作者: 清水謙多朗

Electrochemical Study on the Extracellular Electron Transfer Pathway from <i>Shewanella</i> Strain Hac319 to Electrodes

希瓦氏菌Hac319细胞外电子传递途径的电化学研究

• DOI: 10.2116/analsci.18p237
• 发表时间: 2018
• 期刊: Analytical Sciences
• 影响因子: 1.6
• 作者: R. Takeuchi;Y. Sugimoto;Y. Kitazumi;O. Shirai;J. Ogawa;K. Kano
• 通讯作者: K. Kano

ヒドロゲナーゼ/シトクロームc3間電子移動における静電相互作用の役割

静电相互作用在氢化酶/细胞色素 c3 电子转移中的作用

• 发表时间: 2017
• 作者: 杉本 悠;森脇由隆;寺田 透;加納健司;清水謙多郎
• 通讯作者: 清水謙多郎