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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20038018/
• 关键词: シミュレーション; 自由エネルギー; タンパク質; 複合体; 電子移動; 結合エネルギー; 構造安定性; 溶媒和自由エネルギー; タンパク質複合体; 会合解離; 振動モード; 活性部位; 分子動力学法; 電子状態

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射线结构分析的结构是氧化的Azlin（AZ）的结构和降低的Collome C551（CYT）的结构。将一个质子添加到每个三维结构中，并使用类似于每个活动站点的群集模型来估算每个活动位点附近的所需参数（UB3LYP/6-31G <**>）。 。使用这些三维结构，在Zdock计划软件包和专有开发计划中预测了AZ_ <ox> -Cyt_ <红色>复合结构优化。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）疏水相互作用是能量的最小能量。 （3）一个模型，其中活性位点的电荷分布为az_ <red> -cyt_ <ox>。由于这三个模型引起的蛋白质复合物的溶液稳定性被评估为溶剂日本自由能计算。新定义蛋白质的自由能的计算结果是通过将溶剂的无日本能量和熵添加到计算的结构能是该模型的最低值，其活性位点充电的电荷为AZ________cyt_ <ox>向我展示了。评估AZ_ <ox>单一结构的结合自由能的评估和溶剂日本能量，结构能和熵的单个结构，以及蛋白质复合物的自由能。 AZ_ <ox>，cyt_ <红>单个和复合物之间的自由能之间的差异为-107kcal/mol，结构能的差异为-47kcal/mol，熵的差异为31kcal/mol。这些结果表明，联合自由能的值为-123kcal/mol，蛋白质复合物的结合能极大地有助于溶剂无溶剂。

项目成果

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

• 发表时间: 2008
• 期刊: AIP Conference Proceedings 982
• 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

• 发表时间: 2008
• 作者: 長尾秀実^1;杉森公一^2;Phung Thi Viet Bac^1;杉山歩^1;齋藤大明^1;西川清;Hidemi Nagao
• 通讯作者: Hidemi Nagao

Effects of Salty Water and Temperature on Shape Fluctuations of a Few Correlated Phospholipids

咸水和温度对几种相关磷脂形状波动的影响

• 发表时间: 2009
• 期刊: Prog.Theore.Phys.Supp 178
• 作者: A.Purqon;T.Yamamot;K.Nishikawa;H.Nagao;K.Nishikawa
• 通讯作者: K.Nishikawa

Fuzzy Cluster Modes in Micellar Dynamics

胶束动力学中的模糊簇模式

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Molecular Liquids 147
• 作者: A.Purqon;H.Nagao
• 通讯作者: H.Nagao

Theoretical Study of Free Energy in Docking Stability of Azurin(II)-Cytochrome c551(II)Complex System

天青蛋白(II)-细胞色素c551(II)复合体系对接稳定性自由能的理论研究

• 发表时间: 2008
• 期刊: AIP Conference Proceedings 982
• 作者: T. Yamamot;K. Nishikawa;A. Sugiyama;A. Purqon;T. Mizukami;H. Shimahara;H. Nagao;K. Nishikawa
• 通讯作者: K. Nishikawa