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計算機シミュレーションによるアロステリック相互作用の分子内伝達メカニズムの解明

使用计算机模拟阐明变构相互作用的分子内传递机制

基本信息

批准号：
12J03449
负责人：
栗崎以久男
金额：
$ 2.32万
依托单位：
Nagoya 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：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究目的　細胞内におけるタンパク質機能発現の制御に関わる、アロステリック相互作用の分子内伝達メカニズム解明を行うため、伝達経路となるアミノ酸残基とそれらの相互作用を明らかにする。研究実施計画 (1)前年に引き続き、トロンビン-基質会合反応に対して、環境として作用するカチオンの効果を検証する。(2)天然型トロンビンに比べて、酵素活性が著しく低いキメラ・トロンビンのシミュレーションを行う。活性部位の構造に注目し、天然型とキメラの比較を行い、トロンビン-基質複合体におけるカチオン結合の役割を検討する。具体的内容と意義・重要性　(1)トロンビンの周りのカチオン分布の解析から、「非結合カチオンは遭遇複合体の形成を最適化する」という知見が得られた。ナトリウムイオンの非部位特異的相互作用の重要性を示し、アロステリック相互作用の概念拡張を提案した点に意義がある。(2)酵素反応の第一段階であるSer195-His57間のプロトン・リレーに注目し、天然型およびキメラ・トロンビンを比較した。キメラ・トロンビンではカチオンが結合することで、プロトン・リレーが起こる部位の水素結合形成数が10%低下することが分かった。このことは、キメラの酵素活性の低下に寄与すると考えられる。カチオンが結合したキメラ・トロンビンでは、Ser195とHis57および基質分子との相互作用がエネルギー的に不安定化する。一方、Ser195とGlu192の相互作用が安定化する。結果、Ser195とHis57の位置関係が変化により水素結合数の低下が起こったと考えられる。以上から、Glu192がアロステリック相互作用の伝達に関与していることが示唆された。部分的とはいえ、アロステリック相互作用伝達に関わる残基が分かったことは、今後のトロンビンのアロステリック相互作用の伝達機構の全容解明に向けた重要な進展であると言える。

Research purposes within cells におけるタンパ発ク quality function is の suppression に masato わる, アロステリック interaction の intramolecular 伝 da メカニズム interpret を line うため, 伝経 road となるアミノ acid residues とそれらの interaction を Ming らかにする. Research be applied program (1) the year before に lead き続き, トロンビン meet - matrix inverse 応にし seaborne て, environmental として role するカチオンの unseen fruit を検 card する. (2) the natural type トロンビンに than べて, enzyme activity がしく low いキメラ · トロンビンのシミュレーションうを line. Active site に attention しの structure type, natural とキメラの is をい, トロンビン - matrix composite におけるカチオン combining cut をの service beg す検る. Specific content と significance, meaning (1) トロンビンの weeks りのカチオン distribution の parsing から, "combining カチオンは encounter complex optimal の form をする" という knowledge が must られた. ナトリウムイオンの importance of site specific interaction のをし, アロステリック interaction の concept proposed company, zhang をした point に meaning がある. (2) enzyme reverse 応の first Duan Jie である Ser195 - between His57 のプロトン · リレーに attention し type, natural およびキメラ · トロンビンを compare した. キメラ · トロンビンではカチオンが combining することで, プロトン · リレーが up こる parts の water element to form low 10% がすることが points かった. The low activity of <s:1> と and キメラ <s:1> enzymes に is associated with すると and えられる. カチオンが combining したキメラ · トロンビンでは, Ser195 と His57 および matrix molecules との interaction がエネルギーに unrest of する. One party, Ser195とGlu192 <s:1> interaction が stabilizes する. As a result, the position of Ser195とHis57 <s:1> is related to the が change of によによ <s:1> and the number of hydrotin binding <s:1> decreases from が to えられるったと. The above るら, Glu192がアロステリッ and された interact 伝 to に and <s:1> てるるるるとがとがとが suggest された. Part of とはいえ, アロステリック伝 interaction of に masato わる residues が points かったことは, future のトロンビンのアロステリック interaction の伝 of institutions の full capacity interpret に to けた important な progress であると said える.