4.3:

4.3: 保存された結合部位

Conserved Binding Sites

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

Conserved Binding Sites

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

4.2: Protein-protein Interfaces

4.4: The Equilibrium Binding Constant and Binding Strength

4,224 Views

•

01:49 min

•

November 23, 2020

Overview

多くのタンパク質の生物学的役割は、リガンド(リガンド結合部位として知られるタンパク質上の特定の位置に結合する小分子)との相互作用に依存します。リガンド結合部位は、タンパク質の機能に重要であるため、相同タンパク質間で保存されることがよくあります。

結合部位は大きなポケットにあることが多く、タンパク質表面上の位置が不明な場合は、さまざまなアプローチで予測できます。エネルギー法は、異なるアミノ酸残基とリガンドとの相互作用エネルギーを計算的に解析し、結合エネルギーが最小限であるものを潜在的な結合部位と予測します。ただし、保存された配列を調べることは、この予測をさらに強化するために、他の方法論と組み合わせて使用されることがよくあります。構造的に保存された残基は、結合部位と露出したタンパク質表面を区別するために使用できます。アミノ酸、Trp、Phe、およびMetは、結合部位に高度に保存されており、露出したタンパク質表面の場合、そのような保存は観察されません。

ConCavityは、3Dリガンド結合ポケットと個々のリガンド結合残基を予測するために使用できるツールです。使用されるアルゴリズムは、進化的配列保存推定と構造ベースの予測を直接統合します。別のツールであるMONKEYは、多種アラインメントで保存された転写因子結合部位を特定するために使用されます。因子特異性と結合部位進化モデルを使用して、推定部位が保存される可能性を計算し、各予測に統計的有意性を割り当てます。

Transcript

一般に、リガンド結合部位は、特定の種類の相互作用に特化した特定のアミノ酸クラスターまたはドメイン内に位置しています。

ドメインの機能に重要な部分、例えばリガンド結合などは、進化の過程で変化しないままであり、これは原則として、生命機能を排除する突然変異は自然淘汰によって排除されるためです。

例えば、転写因子を含む多くの核タンパク質には、RNAポリメラーゼIIに結合するFFドメインが含まれています。これらのドメインは、別々のヘリックスに含まれる2つのフェニルアラニンアミノ酸にちなんで名付けられました。

これらのフェニルアラニンアミノ酸は、他のいくつかの高度に保存されたアミノ酸とともに、結合部位の疎水性コアを形成します。

これらのアミノ酸を置換すると、この特定の構造の形成が妨げられ、したがってRNAポリメラーゼIIに結合する能力に影響を及ぼします。

科学者は進化的トレースを使用して、ドメインの保存領域を見つけます。これは、類似したドメインのゲノム配列とタンパク質配列を比較し、変化していないアミノ酸を特定することによって行われます。

これらの関連配列のその後の解析により、保存されたアミノ酸によって形成されるクラスターの同定が可能になります。これらのデータを使用して、タンパク質の形状や結合部位の最適な構造を決定するための3Dモデルを作成できます。

保存された配列と構造を解析することで、科学者はタンパク質間の進化的関係を理解するだけでなく、同等のクラスターを含む新規タンパク質の結合部位を予測することもできます。

Key Terms and definitions

Binding Sites – Places on a protein where specific small molecules, or ligands, attach.
Conserved Residues – Evolutionarily preserved amino acids often found in binding sites.
Site Liaison – Synonym for binding site in proteins.
Conserved Proteins – Proteins retaining their function and structure across different species.
Conserved Domains – Stable units in proteins that have remained unchanged throughout evolution.

Learning Objectives

Define Binding Sites – Understand where ligands attach to proteins (e.g., binding sites).
Contrast Conserved vs Exposed Residues – Comprehend key differences (e.g., Trp, Phe, Met are conserved).
Explore Conserved Domains – Discuss their importance in protein function (e.g., conserved domains).
Explain Prediction Methods – Describe computational tools and strategies.
Apply in Molecular Biology – Understand role of binding sites in protein function.

Questions that this video will help you answer

What is a binding site and how does conserved residue relate to it?
What is the significance of conserved domains in proteins?
How do prediction methods help identify potential binding sites?

This video is also useful for

Students – Deepen understanding of protein structure and function through binding sites
Educators – Provide a clear framework on protein binding sites for effective teaching
Researchers – Understand binding sites for proteins in research methodologies
Biochemists – Predict binding sites, aiding in protein research and drug discovery