分子動力学計算を利用した新規膜貫通ペプチド会合体のde novo設計

使用分子动力学计算从头设计新型跨膜肽复合物

• 批准号: 21J40162
• 负责人: 新津 藍
• 金额: $ 3.41万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J40162/
• 关键词: 膜タンパク質デザイン; 分子動力学計算; ペプチド化学; 合成生物学; 膜タンパク質設計

本研究は分子動力学計算を利用した膜貫通αヘリックスペプチド会合体の新しい設計法開発を通し、脂質二重膜内のαヘリックス会合メカニズムを解明することを目的とする。2つの研究プロジェクト（1：分子動力学計算による人工設計膜貫通ペプチドの自己会合過程の解析、2：計算を利用した膜貫通αヘリックスペプチド会合体のde novo設計）を通して、αヘリックス相互作用を基礎とした人工膜タンパク質のde novo設計法の確立と新規膜貫通ペプチド会合体群の創製を目指す。2022年度には、プロジェクト1では事前検討で得られたコイルドコイルペプチドチャネルについて、膜電位存在下でのペプチド会合体の分子動力学計算を実施した。計算したトラジェクトリを分析してイオン電流を見積もり、計算に用いた力場の影響を考慮して補正を行うと、一分子チャネル電流測定で得られた実験値との整合性があることを確認できた。また研究の新たな展開として天然変性領域とαヘリックスを含むタンパク質の分子動力学計算による構造モデリングを行い、共著者として国際誌へ研究成果を発表した。プロジェクト2では新しい構造モチーフについて2量体、3量体ペプチドの候補配列を設計し、脂質二重膜中での構造モデリングと分子動力学計算による構造安定性の検討を実施した。計算は異なる脂質について実施し、構造への影響を予測するための解析を行った。今後、これらの配列の分子動力学計算によるより詳細な構造予測と実験による検証を進めることで新しい構造モチーフに基づくペプチド会合体の創製へつながると考えられる。

本研究的目的是通过使用分子动力学计算开发跨膜 α-螺旋肽聚集体的新设计方法，阐明脂双层膜内 α-螺旋缔合的机制。通过两个研究项目（1：利用分子动力学计算分析人工设计的跨膜肽的自缔合过程，以及2：利用计算从头设计跨膜α-螺旋肽复合物），我们将研究α-螺旋的基础知识我们的目标是建立一种人工膜蛋白的从头设计方法，并创建一组新的跨膜肽复合物。 2022财年，在项目1中，我们对初步研究中获得的卷曲螺旋肽通道在膜电位存在的情况下进行了肽复合物的分子动力学计算。通过分析计算轨迹来估计离子电流，并考虑计算中使用的力场的影响进行修正，证实结果与单分子通道电流测量获得的实验值一致。塔。此外，作为我研究的新进展，我利用分子动力学计算对含有自然变性区域和α螺旋的蛋白质进行了结构建模，并以共同作者的身份在国际期刊上发表了研究结果。在项目2中，我们基于新的结构基序设计了二聚体和三聚体肽的候选序列，并利用脂质双层膜的结构建模和分子动力学计算研究了它们的结构稳定性。对不同的脂质进行计算并进行分析以预测它们对结构的影响。未来，我们相信使用分子动力学计算和实验验证对这些序列进行更详细的结构预测将导致基于新结构基序的肽复合物的创建。

项目成果

電位応答性膜ペプチドチャネルの理論設計

电压响应膜肽通道的理论设计

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Niitsu; A. R. Thomson; A.J. Scott; J.T. Sengel; Y. Sugita; M.I. Wallace; H. Bayley;D.N. Woolfson
• 通讯作者: D.N. Woolfson

相分離解析プロトコール“分子シミュレーションで理解する相分離のメカニズム”p235-241

相分离分析方案“通过分子模拟了解相分离的机制”p235-241

• 发表时间: 2022
• 作者: Cheng Tan; 新津 藍; 依田 隆夫; 杉田 有治
• 通讯作者: 杉田 有治

Highly charged proteins and their repulsive interactions antagonize biomolecular condensation

高电荷蛋白质及其排斥相互作用对抗生物分子缩合

• DOI: 10.1021/jacsau.2c00646
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 8
• 作者: Cheng Tan; Ai Niitsu; Yuji Sugita
• 通讯作者: Yuji Sugita

De novo design of peptide ion channels

肽离子通道的从头设计

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Niitsu; A.R. Thomson; A.J. Scott; J.T. Sengel; K.R. Mahendran; Y. Sugita; L.R. Brady; M.I. Wallace; H. Bayley;D.N. Woolfson
• 通讯作者: D.N. Woolfson

自己会合する膜貫通ペプチドチャネルの理論設計

自缔合跨膜肽通道的理论设计

• 发表时间: 2021
• 作者: A. Niitsu; A. R. Thomson; A.J. Scott; J.T. Sengel; Y. Sugita; M.I. Wallace; H. Bayley;D.N. Woolfson
• 通讯作者: D.N. Woolfson