多谷エネルギー地形モデルによるタンパク質の構造変化機構のシミュレーション研究

利用Taya能量地形模型模拟蛋白质结构变化机制

基本信息

批准号：
07J01067
负责人：
岡崎圭一
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

自ら開発した、タンパク質の構造変化を記述するMultiple-basin modelとリガンドの効果を取り入れるImplicit ligand modelをF_1-ATPaseに適用をした。F_1-ATPaseは、リングサブユニットにある3つの触媒部位でATPを加水分解して、それによって得られた自由エネルギーから回転子γ-サブユニットの回転運動を生み出している。どのようなメカニズムで、化学エネルギーから力学エネルギーに変換されているのか、最近の実験またはシミュレーションにより明らかになりつつある。特にγ-サブユニットの働きに注目をすると、γ-dictator mechanismという考え方がある。これは、γの回転角度によって、各触媒部位のヌクレオチド状態が制御されているという考え方である。この考えを検証するために、まず、γの回転角とADP解離の間のallosteryについてシミュレーションを行った結果、γを正方向に回してやることでADPサイトがopen構造へ構造変化する速度が速くなることを示し、γとADP siteのβの間の相互作用が重要であることを示した。また、80回転を生み出すATP結合、ADP解離の間のallosteryについても解析をして、2つのプロセスのタイトなカップリングにγ-サブユニットの存在が必要不可欠であることを示し、また、γサブユニットの軸を削っていったときの回転への影響に関する実験結果(Furuike et al.Science 319:955(2008))を定性的に再現することができた。これらの結果はともに、γ-dictator mechanismを示唆している。

我们应用了一个自发的多巴蛋白模型，该模型描述了蛋白质的结构变化以及包含配体效果的隐式配体模型。 F_1-ATPase在环亚基的三个催化位点上水解ATP，从获得的自由能导致转子γ-亚基的旋转运动。最近的实验和模拟已经清楚地表明了哪些机制从化学能转化为机械能。当我们特别关注γ-亚基的功能时，就会有一个称为γ-dictator机制的概念。这是每个催化位点的核苷酸状态受γ旋转角度控制的想法。为了验证这一想法，我们首先对γ旋转角度和ADP解离之间的变构进行了模拟，并表明将γ转向正方向速度速度ADP位点将结构变为开放结构，表明ADP位点的γ和β之间的相互作用很重要。我们还分析了在ATP结合和ADP解离期间的变构，这产生了80次革命，并表明γ-亚基的存在对于这两个过程的紧密耦合至关重要，并设法在定性地重现了对切割型γ-固体对旋转轴的影响的实验结果（Furuike等人（Furuikike et al al al al al and Science）。这两个结果都表明了γ-dictator机制。