タンパク質構造解析

タンパク質構造

タンパク質構造は、タンパク質を構成するアミノ酸の配列と、どのようにタンパク質がより複雑な形状に折りたたまれるかによって決定されます。

• 一次構造は、タンパク質のアミノ酸配列によって定義されます。
• 二次構造は、ポリペプチド鎖のストレッチの局所的な相互作用によって定義され、ポリペプチド鎖は、水素結合相互作用を通して、αヘリックスとβシートを形成することができます。
• 三次構造は、タンパク質の三次元構造全体を定義します。
• 四次構造は、より大きな複合体を形成するように複数のタンパク質サブユニットがどのように相互作用するのかを定義します。

タンパク質構造の決定

原子分解能での三次元タンパク質構造の決定は、タンパク質機能、構造に基づく薬剤設計、分子ドッキングの解明に有用です。

• NMR：核磁気共鳴（NMR）分光法は、タンパク質の構造と動態に関する情報を得るために使用されます。NMRにおいては、原子の空間位置が化学シフトによって決定されます。タンパク質NMRに向けて、タンパク質は、通例、感度を高め構造解析を促進するために、安定同位体（¹⁵N、¹³C、²H）で標識されます。同位体標識は通常、タンパク質発現中に増殖培地に同位体標識された栄養素を供給することによって導入されます。
• X線結晶構造解析法：タンパク質のX線結晶構造解析法は、結晶化したタンパク質のX線回折を通してタンパク質の三次元構造を取得するために使用できます。結晶は、沈殿を促進する高濃度タンパク質を溶液中にシーディングすることによって成長し、適切な条件下で規則的なタンパク質結晶が形成されます。X線は、タンパク質結晶に狙いを定められ、結晶は、電子検出器または膜上にX線を散乱させます。結晶は、三次元で回折を捕捉するために回転され、フーリエ変換によって結晶化分子中の各原子の位置の計算が可能になります。

タンパク質マッピング

具体的な細胞、組織、器官内でのタンパク質の位置と発現レベルのマッピングが、プロテオームの機能研究に役立ちます。タンパク質の空間分布は、タンパク質機能にとって重要であり、不適切な位置や発現は、さまざまな病態を引き起こします。Human Protein Atlas（ヒトタンパク質アトラス）などのマッピングプロジェクトが、バイオマーカー発見のためのプロテオームリソースを提供しており、病理の理解に役立ちます。インターアクトームのマッピングは、細胞レベルで発生する分子間相互作用を定義するのに役立ち、タンパク質機能の理解を助け、疾患に対する価値ある潜在的な薬剤標的を提供します。