2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development and application of simulation methods for analyzing the mechanism of glycan recognition by proteins using structural information of glycoproteins
| Project/Area Number |
18K11534
|
|---|
| Research Institution | Kitasato University |
|---|
Principal Investigator |
能登 香 北里大学, 一般教育部, 講師 (20361818)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 糖鎖認識シミュレーション / 生命分子計算 / 中和抗体 / ヒト免疫不全ウィルス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
細胞間，免疫系において重要な役割を担う糖鎖とタンパク質間の認識特異性の定量的解釈に向けた詳細な相互作用情報を得るためのシミュレーション法開発を目的として，ヒト免疫不全ウイルス(HIV-1)の中和抗体であるPGT抗体群の糖鎖認識を対象に研究を行なった．前年度までに，抗体の高マンノース型糖鎖への親和性の違いに関する知見を深めたので，今年度は，抗原糖鎖二種に対する三種の抗体の認識能の違いに注目し，抗体が糖鎖の違いをどのように認識するかを解析した．
アミノ酸配列の相同性が高いPGT121，128，151抗体のうち，高マンノース型糖鎖にはPGT128が最も強く，シアル酸を含む複合型糖鎖にはPGT121が最も強く結合することが実験的に明らかになっている．まず，糖タンパク質上の複数個の表面糖鎖を介して結合するPGT抗体の結晶構造の糖鎖の一部を，複合型に改変した．この構造を利用し，各抗体と糖タンパク質の複合体構造をモデリングし，分子動力学シミュレーションにより安定構造を得た．各安定構造（約16,000原子）から，目的の糖鎖と抗体部分を取り出した構造（約6,900原子）について，アミノ酸残基，単糖ごとにフラグメント分割し，溶媒効果を考慮した量子化学計算（FMO-PCM法）を行い，さらに脱溶媒和効果までを考慮したSubsystem法を用いて抗体―糖鎖間の相互作用を解析した．分極連続体モデルによる溶媒効果だけでなく，脱溶媒効果を考慮することにより，抗体―糖鎖間相互作用エネルギーは，実験的に得られる値と比較可能なものとなり，上記先行研究の糖鎖親和性比較実験結果とよく一致した．これらの結果をまとめ，国内学会で発表した．現在，学術論文を投稿準備中である．
|
