蛋白質表面に分布する水和水クラスターのダイナミクス

分布在蛋白质表面的水合水簇的动力学

基本信息

批准号：
14740248
负责人：
上久保裕生
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740248/
关键词：
水和水ダイナミクス中性子散乱蛋白質

项目摘要

近年、低温X線結晶構造解析等の結果から、蛋白質表面は数枚の水和水クラスターによって覆われていることが明らかとなり、それらの水和水クラスターの蛋白質機能に対する役割が注目されている。本申請研究では、この水和水クラスターに注目し、非干渉性中性子散乱測定法を用いて"水和水クラスターの動力学的性質"、さらには、"水和水クラスターの動力学的性質と蛋白質機能との関係"を明らかにすることを目的としている。蛋白質分子は200K付近でガラス転移に類似した動力学的転移が観測される。転移後の蛋白質分子はエネルギーランドスケープ内のLocal minimum間で非調和的な転移が起きていると考えられており、この転移が機能と密接に関係していることが示唆されている。昨年度は、野生型Staphylococcal nucleaseを試料として、重水水和試料と軽水水和試料の比較から水和水由来の動力学転移の観測を試みた。水由来の中性子散乱の寄与は全体の20%程度を占めており、十分観測可能であることが明らかになった。本年度は、規則構造を持つ蛋白質の表面に存在する水和水と構造が壊れた状態にある蛋白質の表面にある水和水の動力学的な性質の違いを明らかにすることを目的として、変異体Staphylococcal nucleaseに対して実験を行った。用いた変異体は、野生型Staphylococcal nucleaseからC末端領域を一部欠損したものを用いた。これまでの研究から、この変異体では生理条件下で非天然構造をとっていることがわかっている。中性子散乱実験は野生型の際と同様の条件で行い、水和水由来の非干渉性中性子弾性散乱の温度依存性を観測した。昨年度測定した野生型の結果と比較すると、全体の傾向は類似しているものの160K前後で見られる転移にわずかながら違いが見られ、蛋白質の規則構造が水和水の動力学に対し何らかの影響を与えていることが示唆された。引き続き、この違いがいかなる性質を反映しているのか明らかにすべく、中性子準弾性散乱の測定を行う準備を進めている。

近年来，低温X射线晶体结构分析等结果表明，蛋白质表面覆盖有多个水合水簇，这些水合水簇对蛋白质功能的作用引起了人们的关注。在这项拟议的研究中，我们将重点关注这种水合水团簇，并利用非相干中子散射测量来研究“水合水团簇的动态特性”，并进一步研究“水合水团簇的动态特性”。目的是阐明蛋白质功能与蛋白质功能之间的关系。在 200K 左右的蛋白质分子中观察到类似于玻璃化转变的动态转变。人们认为，蛋白质分子在转变后会在能量图谱内的局部最小值之间经历非和谐转变，并且有人认为这种转变与功能密切相关。去年，我们尝试以野生型葡萄球菌核酸酶为样品，通过比较重水水合样品和轻水水合样品来观察水合水的动态转变。结果表明，水源中子散射的贡献约占总量的20%，并且是充分可观测的。今年，我们的目的是阐明具有规则结构的蛋白质和具有破坏结构的蛋白质表面的水合水的动态特性的差异，并在葡萄球菌核酸酶上进行了实验。使用的突变体是野生型葡萄球菌核酸酶，其 C 端区域的一部分被删除。先前的研究表明，这种突变体在生理条件下采用非自然结构。在与野生型相同的条件下进行中子散射实验，观察来自水合水的非相干弹性中子散射的温度依赖性。与去年测量的野生型结果相比，总体趋势相似，但在160K左右的转变略有差异，表明蛋白质的规则结构对水合水的动态有一定影响。它被给予了。接下来，我们准备测量中子准弹性散射，以阐明这种差异反映了哪些性质。