非リン酸化およびリン酸化タウタンパク質と微小管の結合自由エネルギー計算

非磷酸化和磷酸化 tau 蛋白与微管的结合自由能计算

基本信息

批准号：
13J07605
负责人：
梅澤公二
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の対象であるタウタンパク質は生理的条件下で単体では一定の立体構造を形成せず、多くの準安定な立体構造集団を成す天然変性タンパク質であり、多数のリン酸化サイトをもつ。とくにT231とS262のリン酸化タウタンパク質は微小管との結合親和性を低下させる。そのリン酸化による微小管との結合親和性変化について立体構造集団を算出することで明らかにすることが本研究の目的である。タウタンパク質は441アミノ酸残基の大きな超多自由度な系である。そこで、我々は研究期間中に粗視化モデルを開発・発展させることで計算を可能にした。当初の目標であるタウタンパク質の非リン酸化体、T231リン酸化体、S262リン酸化体、T231S262両リン酸化体だけではなく、αシヌクレインやKIDのリン酸化体、そしてタウ断片の４リン酸化体についても立体構造集団を算出することができた。そこで、リン酸化による分子内応答の共通性を明らかにすることができた。さらに粗視化モデルの開発を進めたことで、タウタンパク質と微小管との結合計算を実施することができた。これまで知られていたタウの微小管結合部位を計算から再現できただけではなく、T231リン酸化による分子内応答部位がタウ-微小管結合に関与している示唆を得ることができた。以上の研究成果は学術学会にて報告を行なった。加えて、天然変性タンパク質がもつ立体構造の多様性（分子のやわらかさ）と結合親和性および結合/解離速度の関連性を粗視化モデルによって明らかにすることができた（Proteins 2016 in press）。よって、本研究を遂行することで、当初の目標以上の天然変性タンパク質のリン酸化による分子内応答と結合親和性変化を明らかにすることができ、粗視化モデルの開発・発展を実施できた。

Tau蛋白是这项研究的主题，在生理条件下不会单独形成某种构象结构，而是一种天然变性的蛋白质，形成了大量亚稳定构象种群，并且具有许多磷酸化位点。特别是，T231和S262的磷酸化tau蛋白降低了与微管的结合亲和力。这项研究的目的是通过计算构象种群来阐明由于磷酸化而与微管产生的结合亲和力的变化。 tau蛋白是一个具有较大的，极为多的自由度的系统，具有441个氨基酸残基。因此，我们通过在研究期间开发和开发粗粒模型来使计算成为可能。还可以计算不仅计算非磷酸化，T231，S262和T231S262 tau蛋白的磷酸化的初始靶标，还可以计算Tau Frackments的磷酸化α-核蛋白，KID和4个磷酸化。因此，有可能阐明由磷酸化引起的分子内反应的共同点。此外，通过开发粗粒模型，我们能够在Tau蛋白和微管之间执行结合计算。不仅可以从计算中重现先前已知的微管结合位点，而且还表明，由于T231磷酸化引起的分子内响应位点参与了Tau-Microubule结合。上述研究结果已在学术学会报告。此外，可以通过粗粒度模型揭示构象多样性（分子柔软度）与天然变性蛋白的结合/解离速率之间的关联（Proteins 2016印刷中）。因此，通过进行这项研究，我们能够阐明由原始靶标的自然变性蛋白磷酸化引起的分子内反应和结合亲和力变化，并且我们能够开发和开发一个粗粒模型。