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DNA配列に特異的に結合するタンパク質分子設計

特异性结合DNA序列的蛋白质分子设计

基本信息

批准号：
21651087
负责人：
河野秀俊
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21651087/
关键词：
DNA結合蛋白質特異的認識分子設計

项目摘要

遺伝子の発現は、転写因子などDNA結合タンパク質が特定の塩基配列に結合することによって制御されている。本研究では、計算機による分子設計にもとづき、任意の塩基配列に結合するDNA結合タンパク質を創製し、ゲノム中の特定の場所へタンパク質を誘導する技術基盤を作ることを目指した。3つの亜鉛フィンガードメインがタンデムに繋がったマウスの転写因子、Zif268の立体構造を鋳型構造として、この2つ目のフィンガーのアミノ酸配列をコンピュータで設計した。野生型では、各フィンガーは29ないし30アミノ酸から構成され、ひとつのフィンガーが3塩基対を認識する。本研究では、2つ目のフィンガーの亜鉛結合、ターン領域などのアミノ酸残基を除いた15部位のアミノ酸残基を設計した。つまり、20の15乗通りのアミノ酸配列を考慮した。この膨大な数の配列の中から、1)フィンガー構造を安定に保つこと2)認識したい塩基配列に対する結合エネルギーが最も低くなること3)結合エネルギーが最も低い塩基配列と2番目に低い塩基配列の間に充分な結合エネルギーの差があること、の3つの条件を満たすアミノ酸配列を探した。2つ目は結合親和性を、3つ目は認識特異性を持たせるための条件である。計算結果は、これら3つの条件をすべて満たすアミノ酸配列は一部の3塩基対に対してのみ存在することを示した。つまり、鋳型構造を満たす条件と特異的に塩基配列を認識する条件がアミノ酸配列の中でカップリングしていることを意味する。3つの条件をすべて満たしたTGG塩基配列に結合するアミノ酸配列を無細胞系で発現、精製し、2次構造及びDNAとの結合能を調べ、想定通りの結果を得ることができた。本結果は,フィンガー型タンパク質では、当初考えていた前後のフィンガーの影響に加えて、鋳型構造自体が特異的に結合できる塩基配列を制限していることを示唆している。

The expression of DNA is controlled by DNA binding factors, such as DNA binding factors, DNA binding factors and DNA binding factors. This study is aimed at creating a molecular design tool for computer applications, combining DNA binding molecules with arbitrary nucleotide sequences, and inducing a technology substrate for site specific DNA binding molecules. 3. Zif268's three-dimensional structure, its structure and acid arrangement wild-type, 29 - 30- In this study, we designed 15 amino acid residues in the region of lead binding and amino acid residues in the 2 sites.つまり、20の15乗通りのアミノ酸配列を考虑した。1) The structure of the expansion is stable, 2) The combination is low, 3) The combination is low, and 3) The combination is low. 2. Binding affinity; 3. Cognitive specificity; The calculation results show that there are three basic conditions for acid alignment and one basic condition for acid alignment. The conditions for the formation of the structure are specific, and the conditions for the formation of the structure are specific. 3. The conditions for the development, purification, secondary structure and binding energy of DNA in cell line-free cells are discussed. The results show that the structure of the first type is restricted by the special combination of the first type and the second type.