溶液X線散乱プロフィルの計算による複合体型蛋白質の溶液構造の解析

通过计算溶液 X 射线散射剖面分析复杂蛋白质的溶液结构

基本信息

批准号：
11169216
负责人：
曽田邦嗣
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11169216/
关键词：
複合体型蛋白質シャペロニン GroEL 大局構造溶液X線散乱平均2乗半径

项目摘要

本年度の目標は,複合体型蛋白質であるシャペロニンGroELについて,分光学的測定からは取得困難な大局構造情報,特に溶液中と結晶中で構造がどのように異なるか,溶液条件によってその構造はどのように変化するかなどを調べるために必要な解析法の開発である。具体的には,ギニエ解析法の拡張を含む溶液X線散乱プロフィルの高速計算法と,分子モデリング法による非天然構造解析法を組み合わせた解析法を開発した。複合体型蛋白質の天然構造や,小さな蛋白質でも解鎖状態の構造は,40Å以上の平均2乗半径Rsqを持つために,小角領域のX線散乱プロフィルを高精度で測定することが困難な場合が多い。この点を補完するために,従来のギニエ解析法を拡張すると共に,分子モデリング法を組み合わせる解析法を考案した。拡張ギニエ解析法を天然状態のGroELに適用することにより,これまでは困難であったGroElのRsq値を精度良く推定できることが確かめられた。GroElの結晶構造解析では,原子座標を決定できない部分鎖があることが知られているが,この部分に解鎖構造を仮定して生成させた構造モデルについて得た予測プロフィルでは,高角部で実測プロフィルとの一致が改善されることが見出された。解鎖状態は天然状態より大きなRsq値を持つが,これに分子モデリング法を併用することにより,その予測精度が大きく向上されることが確認された。更に以上の手法を用いて,柊等によるGroELの塩酸グアニジン(GdHCl)変性の実測プロフィルを解析した結果,ヌクレオチドの添加によってGroEl分子の安定性が低下すること,また高濃度のGdHCl存在下での変性状態は,完全解鎖状態で良く近似できることを見出した。以上の結果は,我々が開発してきた手法が,巨大蛋白質の溶液構造を研究する上で,極めて有効であることを実証するものと考えられる。

今年的目标是开发一种必要的分析方法，以研究复杂蛋白伴侣蛋白凹槽的广谱信息，该信息很难从光谱测量中获得，尤其是结构在溶液和晶体方面的差异以及其结构如何根据解决方案条件而变化。具体而言，开发了一种分析方法，该方法结合了解决方案X射线散射曲线的高速计算方法，包括Guinier分析方法的扩展以及使用分子建模的非天然结构分析方法。即使在小蛋白中，复合蛋白的自然结构和未链状状态的结构的平均平均正方形RSQ为40Å或更多，因此很难以高精度测量小角度区域的X射线散射曲线。为了补充这一点，开发了一种结合分子建模方法的分析方法，均扩展了常规的吉尼尔分析方法。通过将扩展的Guinier分析方法应用于天然凹槽，可以准确地估算出难以实现的GROEL的RSQ值。已知GROEL的晶体结构分析具有无法确定原子坐标的部分链，但是发现通过假设该部分中的未经层状结构在高角度上与实际测量曲线的一致性提高了一致性。未链接状态的RSQ值比天然状态更大，并且已经证实，通过使用分子建模方法，可以通过与此结合使用分子建模方法来大大提高预测准确性。此外，使用上述方法，我们分析了Hiiragi等人的Groel盐酸盐盐（GDHCL）的实际特征，并发现Groel分子的稳定性降低了核苷酸的添加，并且在GDHCL中均具有较高浓度的稳定状态，因此在浓度较高的情况下具有变性状态。以上结果表明，我们开发的方法在研究巨型蛋白质的溶液结构方面非常有效。