リポカリンタンパク質に高度に保存されたＳＳ結合によるβバレル構造安定化機構の解明

通过脂质运载蛋白中高度保守的 SS 键阐明 β-桶结构稳定机制

• 批准号: 16J08094
• 负责人: 寺岡 佳晃
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 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-16J08094/
• 关键词: リポカリンタンパク質; ジスルフィド結合; L-PGDS; 相互作用解析; フォールディング; ITC; 分子動力学シミュレーション; 安定性; 化学変性; 尿素; 円偏光二色性; 立体構造; 熱安定性

本研究は，リポカリンタンパク質に高度に保存されたジスルフィド（SS）結合による，βバレル構造の安定化機構の解明を目的とする。平成30年度は，SS結合がリポカリン型プロスタグランジンD合成酵素（L-PGDS）の脂溶性低分子結合能，および構造安定性に与える影響について，それぞれ熱力学的解析，および計算科学的解析を行った。【SS結合がL-PGDSの脂溶性低分子結合能に与える影響】L-PGDSと脂溶性低分子との相互作用に対して，L-PGDS分子内のSS結合が与える影響について調査するため，等温滴定型熱量測定法（ITC）によりL-PGDS，およびSS結合欠損L-PGDSとbiliverdin（L-PGDSの代表的な生理的リガンド）との相互作用解析を試みた。解析の結果，本SS結合の欠損は，L-PGDSのbiliverdinに対する結合親和性にほとんど影響を与えないことが示された。一方，biliverdinとの結合反応に伴う脱水和エントロピー変化項，およびコンフォメーションエントロピー変化項が，それぞれSS結合の欠損に伴い顕著に減少，および増大することが明らかとなり，SS結合の欠損がアポ状態におけるL-PGDSの溶媒露出表面積，および構造的な自由度を増加させることが示唆された。【SS結合がL-PGDSの構造安定性に与える影響】L-PGDSの立体構造，およびその維持に対して，L-PGDS分子内のSS結合が与える影響について調査するため，L-PGDS，およびSS結合欠損L-PGDSの分子動力学シミュレーションを行った。解析の結果，SS結合欠損L-PGDSのトラジェクトリのうち，いくつかのタイムフレームにおいてSS結合近傍のβヘアピン構造の変化が観察され，本SS結合がL-PGDSのβバレル構造の維持に極めて重要であることが示された。

The purpose of this study is to clarify the stability mechanism of the β-type structure in the highly conserved SS combination. In 2003, SS binding energy of lipid soluble low molecular weight enzymes (L-PGDS) was determined by thermodynamic analysis and computational science analysis. [Effect of SS Binding on the Binding Energy of Lipid-soluble Low Molecules of L-PGDS] The interaction between L-PGDS and lipid-soluble low molecules was investigated by isothermal titration calorimetry (ITC), and the interaction between L-PGDS and biliverdin (the physiological separation of L-PGDS) was analyzed. As a result of the analysis, the binding loss of this SS is shown by the binding affinity of L-PGDS. On the one hand, the combination of biliverdin and BDS is accompanied by dehydration and solvent transformation, and the combination of BDS and BDS is accompanied by dehydration and solvent transformation. The combination of BLS and BDS is accompanied by a decrease in the loss of SS. The combination of BLS and BDS is accompanied by an increase in the loss of BLS and BDS is accompanied by an increase in the solvent exposed surface area of L-PGDS. The combination of BLS and BDS is accompanied by an increase in the degree of freedom of BLS and BDS. [SS binding and its influence on structural stability of L-PGDS] The three-dimensional structure of L-PGDS is related to the maintenance of SS binding in L-PGDS molecules. The analysis results show that SS combination is deficient in L-PGDS, and it is very important to maintain the β-structure of L-PGDS in SS combination.

项目成果

分子内ジスルフィド結合が生体内輸送蛋白質の安定性に与える影響

分子内二硫键对体内转运蛋白稳定性的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: 室屋陽香，寺岡佳晃，西村重徳，乾隆;室屋陽香，寺岡佳晃，西村重徳，乾 隆;寺岡佳晃，久米慧嗣，厚地省吾，室屋陽香，乾 隆;Yoshiaki Teraoka; Shogo Atsuji; Young-Ho Lee; Yuji Goto; Takashi Inui;厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆
• 通讯作者: 厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆

リポカリン型プロスタグランジンD合成酵素とbiliverdinとの複合体のX線結晶構造解析

脂质运载蛋白型前列腺素D合酶与胆伐素复合物的X射线晶体结构分析

• 发表时间: 2018
• 作者: 室屋陽香，寺岡佳晃，西村重徳，乾隆

リポカリン型プロスタグランジンD合成酵素において高度に保存されたジスルフィド結合が構造安定性およびペプシン消化に与える影響

脂质运载蛋白型前列腺素 D 合酶中高度保守的二硫键对结构稳定性和胃蛋白酶消化的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: 室屋陽香，寺岡佳晃，西村重徳，乾隆;室屋陽香，寺岡佳晃，西村重徳，乾 隆;寺岡佳晃，久米慧嗣，厚地省吾，室屋陽香，乾 隆;Yoshiaki Teraoka; Shogo Atsuji; Young-Ho Lee; Yuji Goto; Takashi Inui;厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆;厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆
• 通讯作者: 厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆

分子内ジスルフィド結合がリポカリン型プロスタグランジンD合成酵素の構造安定性およびペプシン消化に与える影響

分子内二硫键对脂质运载蛋白型前列腺素D合酶结构稳定性及胃蛋白酶消化的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: 室屋陽香，寺岡佳晃，西村重徳，乾隆;室屋陽香，寺岡佳晃，西村重徳，乾 隆;寺岡佳晃，久米慧嗣，厚地省吾，室屋陽香，乾 隆;Yoshiaki Teraoka; Shogo Atsuji; Young-Ho Lee; Yuji Goto; Takashi Inui;厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆;厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆;厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆
• 通讯作者: 厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆

分子内ジスルフィド結合がリポカリン型プロスタグランジンD合成酵素の熱安定性及び構造安定性に与える影響

分子内二硫键对脂质运载蛋白型前列腺素D合酶热稳定性和结构稳定性的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: 室屋陽香，寺岡佳晃，西村重徳，乾隆;室屋陽香，寺岡佳晃，西村重徳，乾 隆;寺岡佳晃，久米慧嗣，厚地省吾，室屋陽香，乾 隆;Yoshiaki Teraoka; Shogo Atsuji; Young-Ho Lee; Yuji Goto; Takashi Inui;厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆;厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆;厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆;厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆
• 通讯作者: 厚地省吾，寺岡佳晃，李 映昊，後藤祐児，乾 隆