Elucidation of driving forces underlying protein folding coupled with ligand binding.
| Project/Area Number |
20K06578
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
槇 亙介 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (30361570)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 蛋白質 / フォールディング / リガンド結合 / スタフィロコッカル・ヌクレアーぜ / スタフィロコッカル・ヌクレアーゼ / 蛋白質複合体 / 構造形成 / 速度論 |
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| Outline of Research at the Start |
蛋白質が他の蛋白質や低分子リガンドと結合することによって複合体をつくるとき、構造変化を伴うことが多い。低分子リガンド結合を伴う折れ畳みでは、反応においてリガンド結合と折れ畳みのどちらが先に起こるのかに着目して研究がなされてきた。しかし、現実の系では、リガンド結合するにつれて折れ畳みが起こる、その逆など、互いに影響を及ぼし合いながら反応が進むことが予想される。反応を引き起こすしくみから考えはじめ、反応の物理的な機構を明らかにし、反応の様子を描く新たな方法を探索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、リガンド結合を伴うフォールディングについて、反応に関わる分子種や遷移状態の安定性と構造に基づいて、反応を駆動する物理的相互作用を明らかにすることである。目的の達成のため、モデル蛋白質スタフィロコッカル・ヌクレアーゼ(SNase)を用いた。SNaseの特異的リガンドである基質アナログ adenosine-3',5'-diphosphate (prAp)によるフォールディングを核磁気共鳴法を含む種々の分光学的手法を用いて観測し、分子動力学シミュレーション、モデル計算を用いた解析を行った。得られた結果に基づき、反応の物理的駆動力を調べた。
SNaseのリガンド誘導フォールディング反応のprAp濃度依存性を測定することにより、その主要な反応経路がprAp濃度依存的にConformational selection(CS:構造形成→リガンド結合)からInduced fit(IF:リガンド結合→構造形成)へとシフトすることを見出した。さらにリガンドのリン酸基「変異体」を用いてprApのそれぞれのリン酸基のリガンド誘導フォールディングに対する役割を明らかにした。
最終年度は、令和3年度および令和4年度に得られた成果をまとめ論文として出版した。さらに研究を進め、安定性・フォールディングのリガンドおよび変性剤濃度依存性を広範囲に特徴づけ、CS / IF / 自発的フォールディングの間で機構が切り替わる「境界線」を見出した。この特徴づけに伴い、リガンド結合の親和性の変性剤濃度依存性をも見出した。これらの成果は論文としてまとめており、出版の予定である。今後もリガンド結合を伴う蛋白質のフォール ディングについて統一的な物理化学的理解を目指す。
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Report
(4 results)
Research Products
(11 results)
