タンパク質内部に存在するすき間の進化的保存性と機能的役割

蛋白质内部间隙的进化保守性和功能作用

• 批准号: 14780508
• 负责人: 高橋 健一
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: Nagahama Institute of Bio-Science and Technology (2003)Nagoya University (2002)
• 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-14780508/
• 关键词: タンパク質; 構造機能相関; すき間; 進化的保存性; タンパク質ファミリー; ダイナミクス; 構造変化; 機能部位

タンパク質の示す機能はタンパク質がとる特異的な立体構造や運動性により担われているが、両者の関係はまだ不明な点が多い。本研究課題では、運動性に関係があると思われるタンパク質内部のすき間と、蛋白質の機能の間に強い結びつきがあるのかどうかを明らかとする目的で、多くのタンパク質ファミリーそれぞれについて、1)そもそも共通なすき間が有るか無いか、2)有る場合は共通なすき間と機能部位との位置関係に特徴がないか、3)タンパク質の種類によって違いがないかを解析した。SCOPのタンパク質ファミリーのうち、質のよい構造データだけに限定した際に複数のメンバーが存在し、メンバー間の配列一致度が30%以上90%未満であるファミリー(118個)を解析対象とした。保存したすき間の見られたものは76ファミリー(64%)存在した。SwissProtから、23ファミリーについて活性部位の情報を得ることができ、その中で活性部位の近くに保存したすき間が存在するのは4ファミリーのみであった。ファミリーを酵素か非酵素かで分類すると、すき間の保存性のある(ない)ファミリーのうち、酵素ファミリーは59%(33%)であった。また、酵素(非酵素)ファミリーのうちすき間の保存性が見られるものは、76%(53%)であった。保存したすき間の見られなかったタンパク質ファミリーについて、すき間の全くないことが保存されている例はなかった。以上、多くのタンパク質ファミリーにおいて保存したすき間があることを初めて明らかとした。特に、酵素ファミリーに保存したすき間がやや多い傾向がみられた。保存したすき間には何らかの機能的な意味があると考えられるが、活性部位の近くに保存したすき間があるケースは小数であり、機能との関係はまだ不明確である。その解明のために、今後、タンパク質のダイナミクスと保存したすき間との関係を解析していく予定である。

蛋白质的功能是由其特定的三维结构和运动性决定的，但两者之间的关系仍不清楚。在这个研究项目中，为了澄清被认为与运动和蛋白质功能相关的蛋白质的内部间隙之间是否存在紧密的联系，我们将对许多蛋白质家族中的每一个进行以下检查：1）我们分析是否存在间隙，2）如果存在，共同间隙与功能位点之间的位置关系是否有任何特征，以及3）是否存在取决于蛋白质类型的差异。在SCOP蛋白家族中，我们分析了具有多个成员的家族（118个），并且当仅限于高质量的结构数据时，成员之间的序列同一性为30%或更高且低于90%。有 76 个家庭（64%）保留了差距。 SwissProt 提供了 23 个家族的活性位点信息，其中只有 4 个家族在活性位点附近有保守的间隙。当家族被分类为酶家族或非酶家族时，有或没有缺口保守的家族中有 59% (33%) 是酶家族。此外，76%（53%）的酶（非酶）家族表现出缺口保守性。对于没有观察到保守缺口的蛋白质家族，根本没有保守的无缺口的例子。上述结果首次揭示了许多蛋白质家族中存在保守性缺口。特别是，酶家族倾向于具有稍多的保守缺口。人们认为保守缺口具有一定的功能意义，但保守缺口位于活性位点附近的情况仅少数，其与功能的关系仍不清楚。为了阐明这一点，我们计划分析蛋白质动力学和保守间隙之间的关系。