Statistical Mechanical Approach to Protein Folding Problem

蛋白质折叠问题的统计机械方法

• 批准号: 09440147
• 负责人: SASAI Masaki
• 金额: $ 8.64万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09440147/
• 关键词: Simulated Evolution; Protein Folding; Spin Glass; Random Peptide; In Vitro Evolution; 進化

How can we be relieved from the massive search for polypeptides capable of folding into unique structures from all possible sequences? Using a computer model, the successive functional selections from random polypeptides were carried out such that the given active sites of the polypeptide evolved to frequently take the configuration required for a binding activity. Only with the constraint on the local configuration of the active sites, global protein-like structures gradually evolved along with foldability, helicity and compactness within 200 generations. Out of the 15 different initial random sequences five evolved to give different protein-like structures, indicating that a significant fraction of sequences can have the protein-like structures within a short span. Therefore, functional selection on local configuration alleviates the exhaustive search for well-organized protein-like structures in the sequence space.

我们如何才能从大量寻找能够从所有可能的序列中折叠成独特结构的多肽中解脱出来？使用计算机模型，从随机多肽中进行连续的功能选择，使得多肽的给定活性位点进化为经常采取结合活性所需的构型。在200代的时间里，只有在活性位点的局部构型受到限制的情况下，整体蛋白质样结构才逐渐沿着可折叠性、螺旋性和致密性进化。在15个不同的初始随机序列中，有5个进化出了不同的蛋白质样结构，这表明很大一部分序列可以在很短的时间内具有蛋白质样结构。因此，局部构型上的功能选择使得在序列空间中对组织良好的蛋白质样结构的穷举搜索变得容易。

项目成果

T. Yomo, S. Saito and M. Sasai: "Gradual Development of Protein-like Global Structures through Functional Selection"Nature Structural Biology. Vol. 6. 743-746 (1999)

T. Yomo、S. Saito 和 M. Sasai：“通过功能选择逐步发展类蛋白质整体结构”《自然结构生物学》。

T. Matsuura et al.: "Evolutionary Molecular Engineering by Random Elongation Metagenesis"Nature Biotechnology. Vol. 17. 58-61 (1999)

T. Matsuura 等人：“通过随机伸长元发生进行的进化分子工程”《自然生物技术》。

C.Kobayashi, Y.Sugaその他: "Thermal conversion from low to high activity forms of catalase 1" J.Biol.Chem.272. 23011-23016 (1997)

C.Kobayashi、Y.Suga 等人：“过氧化氢酶 1 从低活性形式到高活性形式的热转化”J.Biol.Chem.272 (1997)。

S. Saito and M. Sasai: "Kinetic Consistency in Protein Folding Process"J. Mol. Structure (Theochem). Vol. 462. 503-521 (1999)

S. Saito 和 M. Sasai：“蛋白质折叠过程中的动力学一致性”J。

A.Yamaguchi, T.Yomoその他: "Characterization of soluble artificial proteins with random sequences" FEBS Lett. (印刷中). (1998)

A.Yamaguchi、T.Yomo 等人：“利用随机序列表征可溶性人工蛋白质”（FEBS Lett）（1998 年出版）。