2010 Fiscal Year Annual Research Report
水の媒介するATPゲートキーパーのシュミレーション
Publicly Offered Research
| Project Area | Water plays a key role in ATP hydrolysis and ATP-driven functions of proteins |
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| Project/Area Number |
21118513
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
STANDLEY Daron 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任准教授 (00448028)
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| Keywords | ATP / 基質特異性 / 双極子モーメント / GTP / サクシニルCoAシンテターゼ / 加水分解 / 分子動力学 / 分子ドッキング |
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| Research Abstract |
酵素と基質の分子認識を説明するFischerの「鍵と鍵穴」モデルは、1世紀以上にわたりほとんど変更なく、Koshlandの「誘導適合」の概念が後に加わっただけである。本研究では「静電気ゲートキーパー」を確認している。それによって基質特異性の制御が追加される。ATP特異的サクシニルCoAシンテターゼ(SCS)において、活性部位のエントランス外の荷電「ゲートキーパー」残基(K60、K128)によって、双極子モーメントがゼロではない基質分子の方向にバイアスがかかることが示される。この効果のコンピューターモデルから得られる突然変異は、SCSにおいてATPからGTPに特異性を>10^4だけ逆転させる。既知のGTP特異的アイソフォーム(V127L、L241F)に対するATP特異的アイソフォームの典型的な活性部位の突然変異は、GTP活性を増強しなかったが、ATP親和性を低下させた。しかし、ゲートキーパー突然変異(K60E、K128D)と組み合わせた場合、ヌクレオチド特異性が完全に逆転し、元の酵素におけるATPの親和性と類似のGTP親和性を伴い、ATP親和性はほぼ検出不可能であった。これらの結果から、活性部位外の荷電残基が適切な分子認識に要求されること、そしてこの要求を利用して、新しい基質特異性を持つ酵素をデザインすることができることが実証される。
ヒト疾患を処置するための新薬の発見には時間と費用がかかる。薬物候補とそのタンパク質受容体の間での結合親和性を予測する能力が向上することによって、新薬発売までに必要な時間、その時間での研究開発(R&D)の費用のいずれも大幅に低減できる。しかし、市販のプログラムにより予測された親和性は、実験での決定値とほとんど相関しない。結合部位外に静電気的な相互作用の効果を含むことにより、広範な薬物候補についての結合親和性の計算を向上できる可能性がある。
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Research Products
(5 results)
