液体論を基盤としたタンパク質立体構造予測法の構築

基于液体理论的蛋白质结构预测方法构建

• 批准号: 12J00412
• 负责人: 安田 賢司
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J00412/
• 关键词: タンパク質折り畳み; 水和エントロピー; 脱水和; 積分方程式論; 形態熱力学アプローチ; G prtein coupled recepter; 立体構造予測

我々が以前構築した自由エネルギー関数(FEF)を用いて、僅か10残基にも拘らず水中で安定なβ-ヘアピン構造を形成するCLNO25の立体構造安定性を解析した。この蛋白質はβ-ヘアピン構造形成により分子内水素結合を最大限に確保し、水-タンパク質問の水素結合の切断を補償しつつも、側鎖の非常に密に充填により、大きな水のエントロピー増加をもたらすことが出来るアミノ酸配列をもつ。この水のエントロピー増加により、折り畳みに伴う構造エントロピー低下を凌駕し、天然構造が安定となる。α-ヘリックス構造形成でも分子内水素結合を確保できるが、側鎖の密な充填が出来ず、安定にはならない。他の適当なアミノ酸配列では、上記のような分子内水素結合と側鎖の充填の両方を同時に満足することは非常に困難である。よって、多くの短いポリペプチドは固有の立体構造に折り畳まない。大きなタンパク質の中には、折り畳みの初期段階で特定の形に折り畳む短いアミノ酸の配列(piece)がいくつか存在し、これが核となり蛋白質全体の折り畳みがおこると考えられている。そのpieceの1つに相当すると考えられるCLNO25の折り畳みメカニズムを解明できたことは、蛋白質折り畳み過程の最も本質的な部分の理解に繋がる為、蛋白質の立体構造予測法の構築に大きな進展をもたらすと期待される。加えて、FEFを用いた膜タンパク質立体構造安定性を向上させるアミノ酸置換の予測に取り組んだ。多くの薬剤の標的となる重要な膜タンパク質であるG protein coupled recepter (GPCR)の中からアデノシン受容体を題材とした。このタンパク質に対してはアラニンスキャニング実験による安定性の変化が報告されている。研究の結果、安定化すると報告された8箇所の置換の内、7箇所をFEFを用いて予測できた。今後、アラニン以外への置換による安定性向上を試みる予定である。

I 々 が before constructing し た free エ ネ ル ギ ー masato number (FEF) を い て, only 10 residue か に も detained ら で ず water stability な beta ヘ ア ピ を ン structure form す る CLNO25 の three-dimensional structure stability analytical し を た. こ の protein は beta ヘ ア ピ ン に structure formation よ り molecules in the inland waters, combining the most time に を ensure し, water - タ ン パ ク questioned の water element combination の cut を compensation し つ つ も, side lock の very に dense に filling に よ り, big き な water の エ ン ト ロ ピ ー raised plus を も た ら す こ と が out る ア ミ ノ acid with column を も つ. こ の water の エ ン ト ロ ピ ー raised plus に よ り, folding り 畳 み に with う tectonic エ ン ト ロ ピ ー low を above が し, natural structure stability と な る. Alpha ヘ リ ッ ク ス で structure formation も molecules in the inland waters, combining を ensure で き る が, side lock の dense な が filling out ず, stable に は な ら な い. He の suitable な ア ミ ノ acid with column で は, written の よ う な molecules in the inland waters, combining と side chain の filling の struck party を に at the same time its foot す る こ と は very difficult に で あ る. Youdaoplaceholder0, multiple く <s:1>, short ポリペプチド ポリペプチド,, inherent <s:1>, three-dimensional structure に, fold 畳まな 畳まな 畳まな. Big き な タ ン パ ク quality の に は, folding り 畳 み の early Duan Jie で specific の form に fold り 畳 む short い ア ミ ノ acid の match column (piece) が い く つ か し, こ れ が nuclear と な り all の protein folding り 畳 み が お こ る と exam え ら れ て い る. そ の piece の 1 つ に quite す る と exam え ら れ る CLNO25 の fold り 畳 み メ カ ニ ズ ム を interpret で き た こ と は, protein folding り 畳 み process の も な part の understanding of the nature of most に 繋 が る measuring method for stereo structure, protein の is の build big に き な progress を も た ら す と expect さ れ る. Add え て, FEF を with い た membrane タ ン パ ク mass three-dimensional structure stability を upward さ せ る ア ミ ノ acid replacement giving の に measurement り group ん だ. More く の 薬 tonic の mark と な る important な membrane タ ン パ ク qualitative で あ る G protein coupled recepter (GPCR) の か ら ア デ ノ シ ン by let body を subject と し た. こ の タ ン パ ク qualitative に し seaborne て は ア ラ ニ ン ス キ ャ ニ ン グ be 験 に よ る stability の variations change が report さ れ て い る. Research <s:1> results, stabilization すると report された8 institutes <s:1> replacement <s:1>, 7 institutes をFEFを were tested で た た with て て. In the future, in addition to アラニ and へ, the stability of による is determined by を and みる.

项目成果

Structural stability of proteins in aqueous and nonpolar environments.

蛋白质在水性和非极性环境中的结构稳定性。

• DOI: 10.1063/1.4755755
• 发表时间: 2012
• 期刊: The Journal of chemical physics
• 作者: S. Yasuda;Hiraku Oshima;M. Kinoshita
• 通讯作者: M. Kinoshita

Entropic release of a big sphere from a cylindrical vessel

从圆柱形容器中释放大球体的熵

• DOI: 10.1016/j.cplett.2013.01.045
• 发表时间: 2013
• 期刊: Chemical Physics Letters 7
• 作者: Hirokazu Mishima;Hiraku oshima;Satoshi Yasuda;Ken-ichi Amano. and Masahiro Kinoshita
• 通讯作者: Ken-ichi Amano. and Masahiro Kinoshita

Theoretical enhancement of structural stability of a membrane protein for X-ray crystallography

X射线晶体学膜蛋白结构稳定性的理论上增强

• 发表时间: 2013
• 作者: S. Yasuda;H. Oshima;T. Murata;and M. Kinoshita
• 通讯作者: and M. Kinoshita

水および疎水環境中における蛋白質の立体構造安定性

蛋白质在水和疏水环境中的构象稳定性

• 作者: 安田賢司;尾嶋拓;木下正弘
• 通讯作者: 木下正弘

水及び非水環境におけるタンパク質の立体構造安定性

水性和非水环境中蛋白质的构象稳定性

• 发表时间: 2012
• 作者: 安田賢司;尾嶋拓;木下正弘
• 通讯作者: 木下正弘