タンパク質複合体の構造安定性とダイナミックスに関する理論的研究

蛋白质复合物结构稳定性和动力学的理论研究

基本信息

批准号：
20038018
负责人：
長尾秀実
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

X線構造解析により酸化型アズリン(Az)と還元型シトクロムc551(Cyt)の構造が知られている。各立体構造にプロトンを付加し、各活性部位付近の必要パラメータを各活性部位類似のクラスターモデルを用いて密度汎関数法(UB3LYP/6-31G^<**>/ESP)により見積もった。これらの立体構造を用いてAz_<ox>-Cyt_<red>複合体構造最適化をZDOCKプログラムパッケージおよび独自開発プログラムで予測した。これらの座標データから3つの複合体モデルを作成した。(1)水素結合を含む静電相互作用エネルギーを最小にしたモデル。(2)疎水性相互作用エネルギー最小にした構造。(3)活性部位の電荷分布をAz_<red>-Cyt_<ox>型にしたモデル。これら3通りのモデルよるタンパク質複合体の溶液内での安定性を溶媒和自由エネルギー計算に評価した。計算した構造エネルギーに溶媒和自由エネルギー,エントロピーを加えることで新しく定義したタンパク質の自由エネルギーの計算結果は活性部位の電荷分布をAz_<red>-Cyt_<ox>型にしたモデルが最も低い値を示した。結合自由エネルギーの評価には、複合体を形成する前のAz_<ox>単体の構造とCyt_<red>単体の構造における溶媒和エネルギー,構造エネルギー,エントロピーを評価し、タンパク質複合体の自由エネルギーとの差から評価した。Az_<ox>, Cyt_<red>単体と複合体の自由エネルギーの差は-107kcal/mol、構造エネルギーの差は-47kcal/mol、エントロピーの差は31kcal/molとなった。これらの結果から結合自由エネルギーの値は-123kcal/molであることが示され、タンパク質複合体の結合自由エネルギーには溶媒和自由エネルギーが大きく寄与していることがこれらの計算結果から示された。

X射线结构分析揭示了氧化的硫蛋白（AZ）和细胞色素C551（CYT）的结构。将质子添加到每个构型中，并使用与每个活动位点类似的群集模型使用密度功能方法（UB3LYP/6-31G <**>）估算每个活动位点附近的所需参数。使用这些三维结构，使用ZDOCK程序包和专有开发程序预测了AZ_ <ox> -Cyt_ <红色>复杂结构的优化。从这些坐标数据创建了三个复杂模型。（1）最小化静电能量（包括氢键）的模型。（2）具有最小疏水相互作用能量的结构。（3）一个模型，其中有效位点的电荷分布是在AZ_ <red> -cyt_ <ox>类型上进行的。根据这三个模型，通过溶剂化自由能计算评估了溶液中蛋白质复合物的稳定性。通过将溶剂化的自由能和熵添加到计算的结构能中，蛋白质的新定义的自由能计算结果显示，在模型中，AZ__ <red> -CYT_ <ox>类型中有源位点的电荷分布是最低的值。在形成复合物之前，仅在AZ_ <ox>和Cyt_ <红>结构中，通过溶剂化能，结构能和熵评估结合自由能，并基于蛋白质复合物的自由能之间的差异。 AZ_ <ox>，Cyt_ <红>之间的自由能的差异差异单体和复合物之间的自由能的差异为-107 kcal/mol，结构能的差异为-47 kcal/mol，熵的差异为31 kcal/mol。这些结果表明，结合自由能值为-123 kcal/mol，计算结果表明，溶剂化自由能对蛋白质复合物的结合自由能有很大贡献。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Free Energy Calculation of Docking Structure of Azurin(I)-Cytochrome c551(III)Complex Systems by using The Energy Representation

利用能量表示法计算天青蛋白 (I)-细胞色素 c551(III) 复合物系统对接结构的自由能

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
AIP Conference Proceedings 982
影响因子：
0
作者：
K. Nishikawa;T. Yamamoto;A. Sugiyama;A. Purqon;T. Mizukami;H. Shimahara;H. Nagao;K. Nishikawa
通讯作者：
K. Nishikawa

Structural Stability and Dynamics of Complex of Azurin and Cytochrome by Molecular Dynamics Simulation

通过分子动力学模拟研究天青蛋白和细胞色素复合物的结构稳定性和动力学