高解像度のタンパク質デザインで,骨幹の自由性があります. | JoVE Visualize

科学分野:

タンパク質工学とコンピューティング生物学
構造生物学構造生物学とは
バイオフィジックス生物物理学

背景:

現在の計算型タンパク質設計方法は,主鎖の柔軟性を無視して,新しい形状の探索を制限しています.
精密なサイドチェーンのパッキングは達成されていますが,新しい骨格構造は設計が難しいままです.
タンパク質の柔軟性を理解することは,特定の機能と構造を持つタンパク質の設計に不可欠です.

研究の目的:

メインチェーンの柔軟性を組み込むアルファヘリカルバンドルタンパク質のための de novo 計算設計戦略を開発する.
特定のオリゴメリック状態 (ダイマー,トリマー,テトラマー) に自己組み立てられるタンパク質を設計する.
設計されたタンパク質の構造を,X線結晶学を含む実験的方法によって検証する.

主な方法:

アルファヘリカルバンドルタンパク質のデノボ設計は,代替の骨幹構造にパッキングの計算的数え方を用いて行われます.
代数的パラメータ化によるメインチェーンの柔軟性の組み込み.
タンパク質の折りたたみの仕様は,水性極性残留パターンによるものです.
バンドルのオリゴメリゼーション状態と内部サイドチェーンロータマーのエンジニアリング.

主要な成果:

右手超螺旋回転によるアルファヘリルバンドルタンパク質のファミリーを成功裏に設計・合成した.
設計されたペプチドは,設計仕様に従って,自己組み立てでディマー,トリマー,テトレーマーに組み立てられました.
設計されたテトラメアの結晶構造は,計算で予測された原子細部と正確に一致しました.

結論:

開発されたコンピューティングのアプローチは,メインチェーンの柔軟性を組み込むことにより,新しいタンパク質構造を効果的に設計します.
この方法により,タンパク質の折りたたみ,オリゴメリゼーション状態,内部包装を正確に制御できます.
発見は,合成生物学とタンパク質療法における潜在的な応用を持つ,デノボのタンパク質設計における重要な進歩を示しています.