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蛋白質の非天然状態における疎水効果の役割と分子機構の解析

Research Project

Project/Area Number 16041214
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

曽田 邦嗣  長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (10011686)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 城所 俊一  長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80195320)
Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥10,900,000 (Direct Cost: ¥10,900,000)
Fiscal Year 2005: ¥5,900,000 (Direct Cost: ¥5,900,000)
Fiscal Year 2004: ¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000)
Keywords蛋白質 / 非天然状態 / 疎水効果 / 折り畳み / 分子動力学法 / 逆疎水効果 / 示差走査熱測定法 / 等温酸滴定熱測定法 / 等音酸滴定熱測定法
Research Abstract

非天然状態での疎水効果の役割に関して,以下の研究成果を得た:
1.蛋白質折り畳みにおける疎水凝集効果:分子動力学模擬計算法による解析から,(1)疎水クラスタ残基には強い凝集効果が生成し,折り畳みを加速する,(2)どの蛋白質でも,天然構造と同じトポロジーを持つ構造が数%程度生成するが,(3)これらだけでは特異的な立体構造は生成できない。
2.非天然構造の部分比容と水和効果:実測の部分比容から水和の情報を抽出するために,(1)有機分子,アミノ酸,オリゴペプチド,天然・非天然状態の蛋白質などの部分比容を包括的に予測する方法を開発し,(2)非極性,極性,荷電基の水和と分子表面の曲率の部分比容に対する寄与を評価した。
3.蛋白質の部分圧縮率と水和効果:球状蛋白質の部分圧縮率における蛋白質と和水の圧縮特性の寄与を調べるために,蛋白質の固有圧縮率と部分圧縮率に対する水和効果を定量する方法を開発した。これを5種の蛋白質に適用して,予測が実測を良く再現することを確認した。
4.蛋白質の逆疎水効果:アミノ基をアシル化して分子表面に疎水基を導入した鶏リゾチームの構造安定性を示差走査熱量計(DSC)で精密測定して,疎水基の凝集による逆疎水効果の寄与を定量評価した。4M尿素中でリゾチームのDSC測定から,非常に遅い可逆熱転移が観測され,尿素中では逆疎水効果が弱くなることが分かった。
5.シトクロムcのmolten globule(MG)構造:新開発した等温酸滴定熱量測定法により,天然→MG構造転移に伴う熱力学量変化を精密測定した。酸性高塩濃度下でMG構造の熱転移を観測し,分子体積の増加を伴う安定な中間構造を,またpH4近傍の低塩濃度下でも,天然構造の熱転移でMG構造の安定な中間状態を見出した。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2006 2005 2004

All Journal Article (6 results) Book (4 results)

  • [Journal Article] Precise evaluation of enzyme activity using isothermal titration calorimetry2006

    • Author(s)
      Karim, N., Kidokoro, S.
    • Journal Title

      Netsu Sokutei 33

      Pages: 27-35

    • NAID

      10029865576

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Calorimetric evaluation of the activity and the mechanism of cellulases from the hydrolysis of cello-oligosaccharides accompanied by the mutarotation reaction of the hydrolyzed products2005

    • Author(s)
      Karim, N., Okada, H., Kidokoro, S
    • Journal Title

      Thermochim.Acta 431

      Pages: 9-20

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Direct observation of the enthalpy change accompanying the native to molten-glo-bule transition of cytochrome c by using isothermal acid-titration calorimetry2005

    • Author(s)
      Nakamura, S, Kidokoro, S
    • Journal Title

      Biophys.Chem. 113

      Pages: 161-168

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] ポストゲノム時代と蛋白質分子熱力学の重要性2005

    • Author(s)
      曽田邦嗣
    • Journal Title

      熱測定 32

      Pages: 7-12

    • NAID

      10029864974

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Isothermal acid-titration calorimetry for evaluating the pH dependence of protein stability2004

    • Author(s)
      Nakamura, S, Kidokoro, S
    • Journal Title

      Biophys.Chem. 109

      Pages: 229-249

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 熱測定2004

    • Author(s)
      城所俊一
    • Journal Title

      蛋白質・核酸・酵素 49

      Pages: 1720-1726

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Book] 「タンパク質科学-構造・物性・機能」:物理的相互作用-静電相互作用,ファンデルワールス力,水素結合,疎水相互作用,その他2005

    • Author(s)
      曽田邦嗣
    • Total Pages
      13
    • Publisher
      化学同人
    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Book] 「タンパク質科学-構造・物性・機能」タンパク質立体構造転移の熱量測定2005

    • Author(s)
      城所俊一
    • Total Pages
      14
    • Publisher
      化学同人
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      2005 Annual Research Report
  • [Book] 「最新熱分析」生体物質(小澤丈夫・吉田博久編)2005

    • Author(s)
      城所俊一
    • Total Pages
      11
    • Publisher
      講談社
    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Book] Statistical mechanical analysis of protein heat capacity accompanied with thermal transition in the Nature of Biological Systems as Revealed by Thermal Methods2004

    • Author(s)
      Kidokoro, S, D.Lorinczy ed.
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      Kluwer Acad.Pub.
    • Related Report
      2004 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2018-03-28  

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