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高親和性を有する新規ヘム結合蛋白質のｄｅ　ｎｏｖｏ計算設計とその実験的検証

一种新型高亲和力血红素结合蛋白的从头计算设计及实验验证

基本信息

批准号：
16J04268
负责人：
森脇由隆
金额：
$ 2.08万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J04268/
关键词：
タンパク質ヘム計算化学

项目摘要

本研究課題の目的は高親和性を有する新規ヘム結合タンパク質の計算機による設計と実験的検証であった。ヘムは微生物や植物からヒトに至るまで様々な生物が生命の維持活動に利用している、汎用性の高い化学物質であり、一分子のヘムの中に鉄を一原子持つ。また、タンパク質の人工的な創出は、生物物理学だけでなく情報学・統計学も用いて積極的にその理論化を推し進めている分野であり、この研究分野の発展は薬剤としての応用や人工酵素の創出につながる。したがって新規ヘム結合タンパク質の創出は生命活動を根底から支える分子の人工的創出であると言える。その第1段階として、「天然に存在する非ヘム結合性タンパク質を主鎖構造から再設計し、ヘム分子と結合できるよう改変する」ことを初年度の目的とした。まず天然に存在する非ヘム結合性タンパク質として、内部に大きな空隙を持つタンパク質PA3332 (PDB ID: 1z1s)を選択し、ヘムが結合できるだけの十分なスペースを用意するためにC末端のαヘリックスと残基No.34-43に存在するフレキシブルなループ構造をそれぞれβシート構造および最小限のループ構造に改変した。続いてこの主鎖構造をもとに、ヘムとの結合に適するようアミノ酸側鎖の配置を最適化した。これらの条件をもとに、タンパク質モデリングソフトウェアRosetta program suiteを用いて、アミノ酸の側鎖の改変およびエネルギーに基づく構造最適化を計算機上で行い、改変体をデザインした。最後にデザインしたアミノ酸配列をコードするプラスミドを発注し大腸菌発現系にて発現・精製を試みた。精製タンパク質はヘム結合タンパク質に特有な赤茶色を呈していたことからヘム結合能を一部有していると考えられた。今後さらなる検証と親和性の向上、そしてテンプレート無しでのヘム結合タンパク質の創出に向けた取り組みを進めていくことにしている。

The purpose of this study is to design and implement a high-affinity computer system. For example, microorganisms, plants, and organisms are used for life support activities, and highly versatile chemicals, molecules, and atoms are used for iron. The development of qualitative artificial creation, biophysics, informatics, statistics, positive theorization, research, and application of artificial enzymes The new rules combine nature with life activity. The first step of the first paragraph is to redesign the structure of the main lock and modify the molecular combination. Natural presence of non-binding residues, large internal voids, and small structural changes in PA3332 (PDB ID: 1 z1s). The structure of the main lock is optimized. The conditions for this are as follows: 1. To optimize the structure of the Rosetta program suite, 2. To optimize the structure of the Rosetta program suite, 3. To optimize the structure of the Rosetta program suite, 4. To optimize the structure of the Rosetta program suite, 4. To optimize the structure of the Rosetta program suite, 5. To optimize the structure of the Rosetta program suite, 6. To optimize the structure of the Rosetta program suite, 6. Finally, the development and purification of E. coli production system were studied. The quality of the product is unique to the quality of the product. The color of the product is red. In the future, the combination of quality and affinity will be improved.