タンパク質の特徴的な立体構造を活かした振動エネルギー移動機構の解明

利用蛋白质特征三维结构阐明振动能量传递机制

基本信息

批准号：
19J20486
负责人：
山下聡
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20486/
关键词：
振動エネルギー移動タンパク質分光学

项目摘要

2021年度はタンパク質内エネルギー移動における距離依存性と方位依存性を調べた．距離依存性に関しては，シミュレーションを行っている研究室との共同研究を行い，実験データをより詳細に議論した．シミュレーションによって得られたタンパク質構造をもとに，実験結果を解析すると，タンパク質内でのエネルギーの流れは拡散的であるということが明らかとなった．さらに定量的に議論するために，古典的な熱の拡散モデルと実験結果を比較した．その結果，タンパク質内のエネルギーの流れを古典的な熱拡散モデルによってうまく再現することができた．これはタンパク質内部が非常に密に原子が詰まった構造であることによると考えられる．この研究をまとめ，Journal of Physical Chemistry B誌に投稿した．方位依存性に関して，前年度までで精製法を確立していた３つの変異体に対して，エネルギー移動を観測した．３つの変異体へのエネルギーの流れを比較すると，熱源分子から温度計分子へのエネルギーの流れはほとんど差がなかった．測定した３つの変異体では，熱源分子と温度計分子が接しており，その距離が同じである．エネルギーに差が見られなかったことは，方位に依存せず距離に依存依存してエネルギーが伝わっていることを示唆している．このことはタンパク質の原子が密に詰まっている構造に起因すると考えられる．これらの研究に加え，タンパク質内部の過渡的な温度を定量化する研究も行い，論文にまとめ，Journal of Physical Chemistry誌に掲載された．

在2021财年，我们检查了蛋白质能量运动的距离依赖性和方向依赖性。关于距离依赖性，我们与模拟的实验室进行了联合研究，并更详细地讨论了实验数据。基于模拟获得的蛋白质结构对实验结果的分析表明，蛋白质内的能量流是扩散的。为了进一步进行定量讨论，将实验结果与经典的热扩散模型进行了比较。结果，蛋白质中的能量通过经典的热扩散模型很好地再现。这可能是由于蛋白质内部非常接近原子的结构。总结了这项研究并将其发布到物理化学杂志上。关于方向依赖性，对于建立了纯化方法的三个突变体观察到了能量运动，直到上一年。将能量的流与三个品种进行比较，从热源分子到温度计分子的能量流几乎没有差异。在三个测得的突变体中，热源分子和温度计分子接触，距离相同。能量没有差异的事实表明，在不依赖方向的情况下，能量是通过对距离的依赖而传递的。这被认为是由于蛋白质原子紧密堵塞的结构所致。除了这些研究外，还进行了研究以量化蛋白质内部的过渡温度，并将其编译为论文，并发表在《物理化学杂志》上。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A study of distance dependence on vibrational energy transfer in proteins taking advantage of the periodic character of α helices

利用 α 螺旋的周期性特征研究蛋白质振动能量转移的距离依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Satoshi Yamashita
通讯作者：
Satoshi Yamashita

study of distance dependence on vibrational energy flow in proteins taking advantage of the periodic character of α helices

利用 α 螺旋的周期性特征研究蛋白质振动能量流的距离依赖性

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Satoshi Yamashita,Misao Mizuno;Kazuhiro Takemura;Akio Kitao;and Yasuhisa Mizutani;Satoshi Yamashita
通讯作者：
Satoshi Yamashita

High Suitability of Tryptophan Residues as a Spectroscopic Thermometer for Local Temperature in Proteins under Nonequilibrium Conditions

色氨酸残基作为光谱温度计非常适合非平衡条件下蛋白质的局部温度

DOI：
10.1063/5.0079797
发表时间：
2022
期刊：
J. Chem. Phys.
影响因子：
0
作者：
Satoshi Yamashita;Misao Mizuno;Yasuhisa Mizutani
通讯作者：
Yasuhisa Mizutani

Vibrational Energy Transfer from Heme through Atomic Contacts in Proteins

通过蛋白质中的原子接触从血红素进行振动能量转移

DOI：
10.1021/acs.jpcb.8b03518
发表时间：
2018
期刊：
The Journal of Physical Chemistry B
影响因子：
0
作者：
Yamashita Satoshi;Mizuno Misao;Tran Duy Phuoc;Dokainish Hisham;Kitao Akio;Mizutani Yasuhisa
通讯作者：
Mizutani Yasuhisa

Dependence of Vibrational Energy Transfer on Distance in a Four-helix Bundle Protein: Equidistant Increments with the Periodicity of α Helices

四螺旋束蛋白中振动能量转移对距离的依赖性：随 α 螺旋周期性的等距增量

DOI：
10.1021/acs.jpcb.2c00956
发表时间：
2022
期刊：
The Journal of Physical Chemistry B
影响因子：
0
作者：
Satoshi Yamashita,Misao Mizuno;Kazuhiro Takemura;Akio Kitao;and Yasuhisa Mizutani
通讯作者：
and Yasuhisa Mizutani

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通讯作者：
川尻峻三，川口貴之，田中悠暉，橋本和明，長倉健，国峰紀彦，林宏親，岡本拓三，古溝幸永