タンパク質のエネルギー面階層性とモードカップリング

蛋白质能量层次和模式耦合

基本信息

批准号：
09640461
负责人：
北尾彰朗
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、タンパク質エネルギー面の階層性について重点的に研究を行った。まず溶液中で1ナノ秒間のヒト・リゾチームのダイナミックスを分子動力学を用いて再現した。タンパク質は自由度が多いため、そのダイナミックスをモードに分解して観察する必要がある。このような方法のうち最も代表的なものは、我々が提唱してきた、2次モーメントを用いてタンパク質の異方性をよく再現する集団座標を用いる方法である。この方法を更に発展させ、タンパク質の固有の物理的な仮定を導入することで、物理的な描像を与えることを可能にしたのがJAMモデルである。このモデルでは、各エネルギー極小点近傍での揺らぎと極小間のジャンプを区別して解析することが可能になる。この分布の解析から、極小点は多数のモードの軸方向にまんべんなく分布しているのではなく、少数のモード(全体の5%)の軸方向にのみ広く分布し、他の95%の軸方向には、極小点が1つしか存在しないことが明らかになった。極小点が1つしかないモード軸方向のエネルギー面はパラボラ状でありこれを調和モードと呼ぶ。このようなJAMモデルによる解析から、タンパク質のモードは以下のように3種類(a.調和モード、b.単階層モード、c.多重階層モード)に分類される。調和モードは、モード数では全体の約95%を占め、モード方向のエネルギー曲面の形状はパラボラ状である。単階層モードは、全体の4.5%を占める。このモード方向のエネルギー曲面はパラボラだが、モデルで仮定した形状とは異なる。このモードは側鎖の二面角の運動と関係している。多重階層モードは、全体のわずか0.5%だが、タンパク質の揺らぎをほぼ規定している。このモードでは、主鎖・側鎖の二面角が大きく変位し、原子間のパッキングが変化する。これまでに論文発表したものの他に、ここまでの研究成果の最終的なまとめとして、現在論文を投稿中である。

今年，我们专注于蛋白质能量的层次结构。首先，使用分子动力学再现了1纳秒溶液中人类溶菌酶的动力学。由于蛋白质具有很大的自由，因此有必要将它们的动态分解为模式并观察它们。这些方法中最具代表性的是我们提出的使用种群坐标提出的方法，该种群坐标使用二次力矩更好地复制蛋白质各向异性。 JAM模型进一步开发了这种方法，并使蛋白质的内在物理假设引入了物理图像。该模型允许在每个能量最小值附近的波动之间进行区分，并在微型片之间跳跃。对该分布的分析表明，最小点在许多模式的轴向方向上不均匀分布，而是在几个模式的轴向方向上广泛分布（占总数的5％），而在其他95％的轴向方向中只有一个最小点。在模式轴方向上的能量表面（只有一个最小点）是抛物线，这称为谐波模式。基于使用此JAM模型的分析，可以将蛋白质模式分为三种类型（a。谐波模式，b。单层模式和c。多层模式），如下所示：在模式的数量方面，谐波模式约为总数的95％，并且在模式方向上的能量表面的形状为寄生虫。单层模式占总数的4.5％。在此模式方向上的能量表面是抛物线的，但与模型中假定的形状不同。该模式与侧链的二面角的运动有关。多层模式仅为总数的0.5％，但几乎定义了蛋白质波动。在这种模式下，主链和侧链的二面角显着位移，并且原子之间的堆积发生了变化。除了到目前为止发表的论文外，该论文目前正在提交作为研究结果的最终摘要。