蛋白質の運動と連動する水和水のコヒーレントな集団運動の探索

探索与蛋白质运动相关的水合水的连贯集体运动

基本信息

批准号：
20050030
负责人：
中迫雅由
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Keio 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

蛋白質運動に不可欠な水分子集団移動の有無やその容態を分子動力学計算トラジェクトリから検討する計算コードを開発した。グルタミン酸脱水素酵素の1ナノ秒トラジェクトリにおいて見出された複数のドメイン開閉運動時間領域に対して適用した結果、ドメイン運動に連動しながら、活性クレフト内に存在する水分子のコヒーレントな集団運動が発生することが明らかになった。今後、このような現象を実験的に明らかにする方法を検討中である。蛋白質立体構造データバンクの中ではあまり利用されていなかった蛋白質周辺での水和水分布について、その構造情報を抽出し、蛋白質表面の11種類の親水性アミノ酸残基に含まれる酸素、窒素原子周辺での経験的水和水確率分布関数を得た。また、その分布関数を用いて、蛋白質の水和構造予測を可能とする計算コードを開発し、その適用可能性を複数の蛋白質について調べた。経験的水和水確率分布関数は、結晶構造解析における構造精密化の際にも参照データを与えるので、構造精密化した蛋白質の水和構造モデルの検定方法も考案した。ドメイン運動に伴う水和構造変化、蛋白質会合での水和の役割などを詳細に解析するために、X線構造解析を試み、機能発現時に予想される構造・水和構造変化の可視化を目指している。昨年度作出したグルタミン酸脱水素酵素の補酵素結合型結晶、チバクロン青色素分子結合のX線回折強度データ収集を実施した。補酵素結合型結晶は分解能の向上が必要であり、また色素結合型では、色素の占有率がモデル構築を可能とするレベルではなかった。蛋白質ジスルフィド結合異性化酵素の酸化還元に伴う構造及び溶媒和の変化をX線小角散乱と核磁気共鳴を組み合わせた実験で明らかにした。

我们开发了一种计算代码，可以根据分子动力学计算轨迹检查水分子集体运动的存在与否（这对于蛋白质运动至关重要）及其条件。将谷氨酸脱氢酶的 1 纳秒轨迹中发现的多个域打开/关闭运动应用于时域的结果是，存在于活性裂隙内的水分子的连贯集体运动与域运动一起发生。。未来，我们目前正在考虑通过实验阐明此类现象的方法。我们提取了蛋白质三维结构数据库中尚未大量使用的蛋白质周围水合水分布的结构信息，并分析了蛋白质上11种亲水性氨基酸残基所含的氧和氮原子周围的结构获得了经验水合水概率分布函数。我们还开发了一种计算代码，可以使用分布函数预测蛋白质的水合结构，并研究其对多种蛋白质的适用性。由于经验水化水概率分布函数为晶体结构分析中的结构细化提供了参考数据，我们还设计了一种测试细化蛋白质水化结构模型的方法。为了详细分析与结构域移动相关的水化结构的变化以及水化在蛋白质缔合中的作用，我们尝试了X射线结构分析，目的是可视化功能表达时预期的结构和水化结构的变化。有。我们收集了去年创建的谷氨酸脱氢酶辅酶结合晶体以及 Cibacron 蓝色染料分子键的 X 射线衍射强度数据。辅酶结合晶体需要提高分辨率，而染料结合晶体的染料占用率不达到允许模型构建的水平。通过小角X射线散射和核磁共振相结合的实验揭示了蛋白质二硫键异构酶氧化还原引起的结构和溶剂化变化。