タンパク質のフォールディングに対する溶媒効果の分子論的研究

溶剂对蛋白质折叠影响的分子研究

基本信息

批准号：
13740335
负责人：
吉田亨次
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Fukuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

溶液中でのタンパク質のフォールディング機構を分子論的に解明するために、水/アルコール混合溶媒中においてモデルタンパク質の変性実験を行い、さらに溶媒の液体構造を中性子散乱実験ならびに理論計算によって明らかにした。F-moc固相合成法により、モデルタンパク質であるFSD-1(28残基)を合成し、エタノール/水、トリフルオロエタノール/水に溶解し円偏光二色性スペクトルを測定した。そして二次構造解析を行い、特定のアルコール濃度でタンパク質の立体構造が変化することを見出した。次にこれら溶媒の液体構造を明かにするために中性子散乱法、RISM積分方程式理論、および分子動力学シミュレーションの手法を用いて、溶媒を構成する原子間の動径分布関数を求めた。その結果、アルコールの濃度が変化すると液体構造が大きく変化することが示された。つまり、水の濃度が高い領域では、水の正四面体類似ネットワークが発達し、アルコールの疎水基は水のつくるネットワークに取り囲まれ、複数のアルコール分子が集合している。一方、アルコールの濃度が高い領域では、水素結合で結ばれた鎖構造が支配的である。そして、この構造変化が起こるアルコールの濃度は前述のタンパク質の構造変化が起こる濃度とほぼ一致していた。このことから、タンパク質の立体構造安定性には溶媒である水の正四面体類似構造が不可欠であると結論できる。さらにFSD-1の一部(10残基)とエタノール/金剛溶媒系について一般化アンサンブル法による分子動力学シミュレーションを行い、タンパク質の残基を構成する各原子と溶媒分子の相互作用を明らかにし、ミクロスコピックなフォールディング機構を解明した。

为了阐明溶液中蛋白质折叠的机制，进行了在水/酒精混合溶剂中模型蛋白的变性实验，并通过中子散射实验和理论计算进一步阐明了溶剂的液体结构。 F-MOC固相合成方法合成了模型蛋白FSD-1（28个残基），并溶解在乙醇/水和三氟乙醇/水中以测量圆形二色性谱。然后进行二级结构分析，发现蛋白质的三维结构在特定的酒精浓度下变化。接下来，为了揭示这些溶剂的液体结构，使用中子散射，RISM积分方程理论和分子动力学模拟技术确定构成溶剂的原子之间的径向分布功能。结果，结果表明，改变酒精的浓度会显着改变液体结构。换句话说，在水浓度高的地区，四面体状的水网络发展出来，疏水的酒精群被产生水的网络包围，并聚集了多个酒精分子。另一方面，在酒精浓度高的区域中，由氢键结合的链结构主导。这种结构变化发生的酒精浓度几乎与上述蛋白质中结构变化发生的浓度几乎相同。这得出的结论是，溶剂水的四面体样结构对于蛋白质的构象稳定性至关重要。此外，使用广义合奏方法对FSD-1（10个残基）的一部分（10个残基）和乙醇/粘认知溶剂系统进行了分子动力学模拟，从而揭示了构成蛋白质残基与溶剂分子的残基与显微镜折叠机器机构的相互作用。