生体膜内における側方枯渇効果によるタンパク質２次元結晶相の形成

由于生物膜的横向耗尽效应而形成二维蛋白质结晶相

• 批准号: 22KJ2451
• 负责人: 須田 慶樹
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2451/
• 关键词: ２次元枯渇効果; バクテリオロドプシン結晶形成; 脂質分子枯渇効果; 膜貫通型タンパク質間相互作用; 生体膜; 脂質分子

昨年度はバクテリオロドプシン(bR)の脂質分子の枯渇効果による結晶形成について理論研究を行った。bRは膜貫通型タンパク質の１種で、生体膜で自発的に２次元結晶を形成する。この結晶形成の駆動力は明らかにされていない。例えば水素結合やイオン結合の形成が考えられるが、構造解析からはこれらの結合は確認されていない。そこで脂質分子の配置エントロピー駆動でbR間に実効引力が生じ、結晶形成が起こるのではないかと考えた。私はbR結晶形成駆動力を明らかにすることにより、他の膜貫通型タンパク質についても膜の中でどのように相互作用し合っているのか解明する糸口になると考え研究を実施した。昨年度の研究目的は修正AOポテンシャルの妥当性の評価である。修正AOポテンシャルについて説明する。脂質分子の枯渇効果によって生じるbR間実効ポテンシャルを計算する手段として、古くから、AOポテンシャルがある。しかし、AOポテンシャルは脂質を理想気体として近似しており、脂質分子間の斥力の効果が取り入れられていないという欠点がある。そこで脂質間斥力の効果を取り込んだ修正AOポテンシャルを考案した。熱力学摂動理論と修正AOポテンシャルを用いてヘルムホルツ自由エネルギーを計算し、共通接線法からbRの相図を得た。本研究で用いた理論とは、その枠組みが異なるfree volume theoryから求めたbRの相図と比較した。その結果、両者はとても良い一致を示した。このことから、修正AOポテンシャルの妥当性を示すことができた。更に、AOポテンシャルから計算されたbRの相図と修正AOポテンシャルから計算された相図を比較した。修正AOポテンシャルから求められた相図の方が低い脂質充填率でbRが結晶形成を開始し、実験結果と半定量的に一致した。このことは、脂質分子間の斥力がbR間実効相互作用を強め、結晶形成を促進していることを示している。

Yesterday's annual は バ ク テ リ オ ロ ド プ シ ン (bR) の lipid molecules の withered 渇 unseen fruit に よ る crystallization に つ い research line を っ て theory た. bR を membrane-penetrating type タ パ パ <s:1> a で is formed by に two-dimensional crystals を that occur spontaneously from the biological membrane で. <s:1> <s:1> crystallization formation <e:1> 駆 dynamic 駆 Ming ら にされて にされて な な ら. For example, えば water element combines with や や <s:1> <s:1> combines with <s:1> to form が examination えられるが, structural analysis れら ら な れら れら れら combines with <s:1> to confirm されて な な な な されて. そ こ で lipid molecules の configuration エ ン ト ロ ピ ー 駆 dynamic で bR between に be sharper gravity が raw じ, crystallization が こ る の で は な い か と exam え た. Private は bR crystallization 駆 power を Ming ら か に す る こ と に よ り, he の transmembrane type タ ン パ ク qualitative に つ い て in も membrane の で ど の よ う に し close interaction between っ て い る の か interpret す る si mouth に な る と え test research を be applied し た. The revision of the research purpose of the previous year 's AOポテ シャ シャ シャ <s:1> the appropriateness of <s:1> evaluation 価である. Correct the AOポテ シャ シャ に に て て て note する. Lipid molecule の withered 渇 unseen fruit に よ っ て raw じ る bR between be sharper ポ テ ン シ ャ ル を computing す る means と し て, ancient く か ら, AO ポ テ ン シ ャ ル が あ る. し か し, AO ポ テ ン シ ャ ル は ideal 気 body lipid を と し て approximate し て お り repulsion, lipid molecules の の unseen fruit が take り れ ら れ て い な い と い う points less が あ る. The results of the interlipid repulsive force を take the 込んだ correction of the AOポテ シャ シャ を を を を を た た た た た た た を を を を た た た た. Thermodynamics, dynamic theory と revised AO ポ テ ン シ ャ ル を with い て ヘ ル ム ホ ル ツ free エ ネ ル ギ ー を し, common wiring method か ら bR の phase 図 を た. This research で い た theory と は, そ の 枠 group み が different な る free volume and found か ら o め た bR の phase 図 と compare し た. Youdaoplaceholder0 そ results, and the two sides そ とて alvara そ agree を show た. <s:1> と と ら, correction of AOポテ シャ シャ を the appropriateness を shows す とがで とがで た た た た た. More に, AO ポ テ ン シ ャ ル か ら computing さ れ た bR の phase 図 と modified AO ポ テ ン シ ャ ル か ら computing さ れ た phase 図 を compare し た. Modified AO ポ テ ン シ ャ ル か ら o め ら れ た phase 図 の party が low い lipid filling rate で bR が crystallization を began し, be 験 consistent results と semi-quantitative に し た. こ の こ と は, lipid molecules の repulsion between が bR be sharper strong interaction を め, crystallization を promote し て い る こ と を shown し て い る.

项目成果

脂質分子の枯渇効果によるバクテリオロドプシン２次元結晶形成の検討

由于脂质分子的消耗效应而检查细菌视紫红质二维晶体的形成

• 发表时间: 2023
• 作者: 石田紘一朗;近藤哲男;須田慶樹
• 通讯作者: 須田慶樹

Two dimensional ordering of bacteriorhodopsin driven by lateral depletion force of lipid molecules

脂质分子横向耗尽力驱动细菌视紫红质的二维排序

• 发表时间: 2022
• 作者: 石田紘一朗;近藤哲男;須田慶樹;Keiju Suda;Keiju Suda
• 通讯作者: Keiju Suda

(未定）

（即将被决定）

• 发表时间: 2013
• 作者: 塩見 大輔;仁木 宏典;片山 勉
• 通讯作者: 片山 勉