β-タンパク質の折りたたみにおける静電相互作用の役割
Caitlin M Davis1, R Brian Dyer1
1Department of Chemistry, Emory University , Atlanta, Georgia 30322, United States.
Journal of the American Chemical Society
|January 12, 2016
まとめ
充電された残基はタンパク質の折り畳み安定性と運動性に大きく影響する. この研究は,アスパルティック酸のプロトネーションが 折りたたみと結びついていることを明らかにし,現在のシミュレーションでは詳細が欠けています.
科学分野:
- 生物化学
- 構造生物学
- コンピューター生物学
背景:
- 分子ダイナミクスシミュレーションは タンパク質の折りたたみには強力ですが 静電相互作用には困難です
- タンパク質の安定性や折り畳み経路に 重要な役割を果たします
- WWドメインは広く研究されているβタンパク質で,折り畳み研究のためのモデルシステムとして機能している.
研究 の 目的:
- Pin1 WW領域の安定性と折りたたみ動力学に対する充電された残留物の影響を実験的に調査する.
- ワイルド型Pin1 WWドメインの折り畳みメカニズムを,負の電荷を含む変異体 (FiP35) と比較する.
- タンパク質の折りたたみ中の静電相互作用に関するシミュレーション予測と実験観察の間の不一致を特定する.
主な方法:
- フォリエ変換赤外線 (FTIR) スペクトロスコーピーをレーザー誘発の温度ジャンプと組み合わせた.
- ペプチド骨幹,βシート,βターンのダイナミクスを監視するために,アミドI領域の変化を検出した.
- FiP35変異体における負の電荷を持つアスパルティック酸側鎖の リラクゼーションダイナミクスを独立に測定した.
主要な成果:
- タンパク質の折り畳みはターンで始まり,最後にβシートが形成され,シミュレーションの予測と一致する.
- 折り畳み中のアスパルティック酸の陽子化状態の変化が検出され,シミュレーションでは捉えられない現象です.
- 折りたたまれたタンパク質におけるアスパルティック酸の表面的なpKaを6.4と決定した.
- アスパルティック酸の動態は 中間折り畳み段階と相関し 最初のヘアピン形成に 関わっていることを示唆しています
結論:
- 静電相互作用,特にアスパルティック酸のような有電荷残留物のプロトネーション状態は,ターン安定性およびβシート形成に不可欠である.
- 実験方法では,現在のシミュレーション技術では見過ごされるかもしれないタンパク質の折りたたみ中の静電相互作用の複雑さを明らかにします.
- タンパク質の折りたたみメカニズムを完全に理解するには,静電相互作用の正確なモデリングが不可欠です.
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