2013 Fiscal Year Research-status Report
速度データの相関解析に基づく非二状態蛋白質のフォールディング機構研究
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25440075
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The Graduate University for Advanced Studies |
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Principal Investigator |
桑島 邦博 総合研究大学院大学, 学融合推進センター, 特任教授 (70091444)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | フォールディング / 速度論 |
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| Research Abstract |
二状態蛋白質のフォールディング機構が主鎖構造のトポロジカルな要因によって決まることが定説となっているが、非二状態蛋白質のフォールディング分子機構に関しては不明である。申請者等のこれまでの研究によって、非二状態蛋白質のフォールディングは単純に主鎖構造のトポロジーのみで決まるのではなく、二次構造要素の空間配置が重要な要因になっていることが期待される。本研究では、Φ値解析などによってフォールディング開始部位が明らかにされている非二状態蛋白質を対象として、フォールディング速度データと立体構造との間の相関解析を行い、非二状態蛋白質のフォールディング分子機構の解明に寄与することを目的とする。25年度の研究実績を以下に示す。
（１）速度パラメータとΦ値解析データの収集 現在までの、蛋白質フォールディング速度過程に関する学術論文を調査し、SS結合を含まない一本鎖の二状態蛋白質と非二状態タンパク質について、フォールディング速度パラメータとΦ値解析データの収集を行った。49種の二状態蛋白質と35種の非二状態蛋白質の速度パラメータを得ると共に、これらの内、41種の二状態タンパク質と14種の非二状態蛋白質については、Φ値解析データも得ることが出来た。
（２）解析プログラムの作成とln kf vs ln Ncの解析 上記(1) で収集されたデータを用いて、ln kfNとln Nc との相関解析を行った（ここで、kfはフォールディング速度定数、Ncは一次配列上離れた残基間で形成される相互作用の集まり（Nonlocal contact cluster, NLCC）の数を示す）。その結果、非二状態タンパク質については、相関係数-0.8程度の強い相関が観測されたが、二状態タンパク質では十分な相関が観測されなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
二状態蛋白質と非二状態蛋白質のフォールディング速度と立体構造データ（PDBエントリー）に関する文献調査を終了し、解析プログラムの作成とln kf vs ln Ncの解析を予定通り終えることが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの解析から、二状態蛋白質と非二状態蛋白質のフォールディングの律速段階に違いがあることが明らかであり、この違いがどのような分子機構の違いに由来するかを明らかにする。そのため、Φ値解析から実験的に明らかにされている、各蛋白質のフォールディング核形成部位とNLCC（Nonlocal contact cluster）との間の相関解析を行う。
また、強いクラスターとフォールディング反応開始部位との相関解析も同様に進める。強いクラスターとは、NLCC（Nonlocal contact cluster）の内で特に相互作用密度の強いものを言う。非二状態蛋白質の ln kf がln Nc と高い相関を示すことに鑑みて、強いクラスターが非二状態蛋白質のフォールディング開始部位になっているというのは大変有望な仮説である。今回、Φ値解析のデータを収集した、41種の二状態蛋白質と14種の非二状態蛋白質を対象に、強いクラスターとフォールディング開始部位との関係を明らかにする。
更に、NLCCの概念を用いてより詳細にフォールディング過程をシミュレーションする。NLCCはフォールディング・ユニット（多くの場合、二次構造要素）間の相互作用領域となっているので、各蛋白質質のコンタクトマップからフォールディング・ユニットを抽出する。フォールディング・ユニット間のパッキングに伴う相互作用エネルギーとエントロピーから自由エネルギーを求めるアルゴリズムを作成し、フォールディング反応をシミュレーションする。強いコンタクトとの関係だけではフォールディング開始部位を説明できないことも十分考えられるので、より定量的なシミュレーションをして、各蛋白質のシミュレーション結果からフォールディング開始部位を求め、実験的に知られた結果と比較する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
主に、物品費の中で、論文執筆時に必要となる文献データベースソフト（EndNote）を含む複数のコンピュータソフトの購入と論文の英文校正費用として必要となる金額を次年度以降に移すことにしたため、次年度使用額が生じた。また、次年度は海外の学会で成果発表を行う予定なので、そのための費用も次年度にまわすこととした。
次年度は複数の論文執筆に取り組む予定であり、文執筆時に必要となる文献データベースソフト（EndNote）を含む複数のコンピュータソフトの購入と論文の英文校正費用として使用予定である。学会発表の費用としても使用予定である。
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[Journal Article] Dissection of the ATP-dependent conformational change cycle of a group II chaperonin.2014
Author(s)
Nakagawa A, Moriya K, Arita M, Yamamoto Y, Kitamura K, Ishiguro N, Kanzaki T, Oka T, Makabe K, Kuwajima K, Yohda M.
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Journal Title
J. Mol. Biol.
Volume: 426
Pages: 447-459
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] ATP dependent rotational motion of group II chaperonin observed by X-ray single molecule tracking.2013
Author(s)
Sekiguchi H, Nakagawa A, Moriya K, Makabe K, Ichiyanagi K, Nozawa S, Sato T, Adachi S, Kuwajima K, Yohda M, Sasaki YC.
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Journal Title
PLos One
Volume: 8
Pages: e64176
DOI
Peer Reviewed
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