非自然のアミノ酸依存メタルプロテインの計算設計,原子レベルの精度
Jeremy H Mills1, Sagar D Khare, Jill M Bolduc
1Department of Biochemistry and ⊥Biomolecular Structure and Design Program, University of Washington , Seattle, Washington, United States.
Journal of the American Chemical Society
|August 9, 2013
まとめ
研究者らは,金属の正確な結合のために非自然なアミノ酸を用いた新しい金属タンパク質を設計した. この画期的な発見により,金属イオンの協調を (2,2′-ビピリジン-5イル) アラニンと制御することで,新しい機能を備えたタンパク質の作成が可能になった.
科学分野:
- バイオケミストリー バイオケミストリー
- プロテイン工学は,タンパク質の
- コンピュータ生物学 コンピュータ生物学
背景:
- 遺伝子でコードされた非自然なアミノ酸は,新しいタンパク質と酵素設計の可能性を秘めています.
- 計算による方法は,タンパク質の設計を助けているが,機能的な部位に非自然なアミノ酸を統合していない.
- 非自然なアミノ酸の組み込み場所と周辺の残留物を特定するにあたって,課題があります.
研究 の 目的:
- メタロプロテインの設計のために非自然なアミノ酸を組み込むために計算設計方法を拡張する.
- 主要リガンドとして (2,2′-ビピリジン-5イロ) アラニン (Bpy-Ala) を使用して特定の金属結合部位を設計する.
- 金属イオン協調を精密に制御することによって,新しい機能を持つ金属タンパク質を作成する.
主な方法:
- ローゼッタ設計方法を活用し,非自然なアミノ酸を含むように拡張しました.
- 八面体座標幾何学で埋もれた金属結合部位を設計しました.
- 組み込まれている (2,2′-ビピリジン-5 イル) アラニン (Bpy-Ala),タンパク質ベースのリガンド,および金属の調整のための水分.
主要な成果:
- Bpy-Ala媒介メタルプロテインを成功裏に設計し,実験的に特徴づけました.
- エンジニアリングされたタンパク質は,二価カチオン (Co(2+),Zn(2+),Fe(2+,Ni(2+) を結合する.
- 約40 pMの解離定数 (Kd) で Zn(2+) に対して高い親和性を達成した.
- X線結晶構造は,低RMSD (0.9-1.0 Å) で設計された結合部位の幾何学を確認しました.
結論:
- 遺伝子でコードされた非自然なアミノ酸で金属タンパク質を計算的に設計する可能性を実証した.
- 設計されたメタルプロテインは,強固な金属結合能力と構造的精度を示しています.
- このアプローチは,酵素または機能的特性を合わせた,カスタマイズされたタンパク質を作成するための道を開きます.
