De novo design of binuclear metalloproteins

双核金属蛋白的从头设计

• 批准号: 22550150
• 负责人: TANAKA Toshiki
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22550150/
• 关键词: タンパク質工学; 金属タンパク質; ４-へリックスバンドル型タンパク質; 複核タンパク質; デノボデザイン; チトクローム-C-オキシダーゼ; コイルドコイル構造; 金属イオン結合タンパク質; 金属イオン配位構造; タンパク質工学; 金属タンパク質; ４-へリックスバンドル型タンパク質; 複核タンパク質; デノボデザイン; チトクローム-C-オキシダーゼ; コイルドコイル構造; 金属イオン結合タンパク質; 金属イオン配位構造

The CuA site in cytochrome C oxidase (COX) contains a binuclear copper center, which is composed of two bridging Cys residues forming a Cu_2S_2 diamond cluster. We designed this copper configuration in the de novo designed 4-helix bundled protein. The designed protein exhibited the same UV vis and ESR spectra as those of COX, indicating that we successfully constructed the Cu_2S_2 diamond cluster in the 4-helix bundled protein. Next, we designed a metal configuration from Zn-Cu superoxide dismutase or hemocyanin. We placed six His residues in the designed protein. The designed protein bound one Cu ion. Then, we added Cys residue to monitor the metal binding. We obtained an evidence that shows this mutant protein might bind two Cu ions or Cu and Zn ions simultaneously. The Cys residue might determine the position of Cu ion in the protein. A new strategy to design the plural metal bindings can be proposed using one Cys residue. The detail analyses are required, we are able to construct the metal binding following the new design method.

细胞色素C氧化酶（COX）中的CUA位点包含一个双核铜中心，该中心由形成CU_2S_2钻石簇的两个桥接Cys残基组成。我们在从头设计的4螺旋捆绑蛋白中设计了这种铜构型。设计的蛋白质表现出与Cox相同的UV VIS和ESR光谱，表明我们在4-螺旋捆绑的蛋白质中成功构建了Cu_2S_2钻石簇。接下来，我们从Zn-Cu超氧化物歧化酶或血胶蛋白设计了一种金属构型。我们将他的六个残留物放在设计的蛋白质中。设计的蛋白质结合了一个Cu离子。然后，我们添加了CYS残基来监视金属结合。我们获得了证据表明该突变蛋白可能会同时结合两个Cu离子或Cu和Zn离子。 Cys残基可能决定蛋白质中铜的位置。可以使用一个CYS残基提出一种设计复数金属绑定的新策略。需要细节分析，我们能够按照新的设计方法构建金属结合。