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(無題) 削除/引用 No.11430-20 - 2023/05/17 (水) 09:16:02 - あああ すみません、水素結合ネットワークという言葉は、タンパク質同士での結合面における複数の水素結合形成を意図して書いておりました。水分子が入り込むこともありますが特異性を上げるために必ずしも必要ではないかと思います。 どなたか書かれておりましたが陰溶媒モデル(個々の水分子は考慮せずバルクの水としてとらえる)で計算するようなソフトウェアでも水素結合ネットワークを計算するものはいくつかあるかと思います。AlphaFoldなどは出力に水分子自体は含まれませんが、水分子を記憶しているなと思うような構造を出力することはあり、それが他のツールに比べて優れている原因の一つであるということはその通りであるように思います(それだけではないかと思いますが)。

(無題) 削除/引用 No.11430-19 - 2023/05/16 (火) 11:56:18 - WInter-8 >水素結合ネットワーク、というのはペプチドとタンパク質の間にH2Oが、はまりこんで、結合を橋渡しするという理解であっていますか？ そうです。ペプチドの場合はわかりませんが、タンパク質-タンパク質相互作用では時々見られます。 デザインは専門外ですが、水素結合は距離や角度に制限があって難しいけれど、疎水性相互作用は水素結合に比べれば組み合わせも自由度が高いため、設計しやすいのかもしれませんね。

(無題) 削除/引用 No.11430-18 - 2023/05/13 (土) 13:43:01 - AAA いろいろとご教示いただきありがとうございます。大変勉強になります。 やはり、実際に疎水性配列を含むペプチドを扱われたご経験から、疎水性配列では、ペプチド-タンパク質相互作用では比較的大きな力として働くが、特異性は低くなりそうですね。 AlphaFold designで生成された配列を見るとF,Y, Wなどの芳香族アミノ酸を多く含んでいる印象があります。 HPEPDOCKでシミュレーションした3DCG画像を見ると、芳香族環がポケットにちょうど良くはまり込んでいるように見えるのと もしかするとCH-π相互作用やπ-π相互作用が生じているのかと思いました。 水素結合ネットワーク、というのはペプチドとタンパク質の間にH2Oが、はまりこんで、結合を橋渡しするという理解であっていますか？

水分子 削除/引用 No.11430-17 - 2023/05/12 (金) 14:15:37 - WInter-8 いろいろと意見が出ていて、参考になります。 in silicoの計算で疎水性相互作用の影響が大きくなる理由として、水分子の存在があると思います。 簡易な計算プログラムでは水分子を考慮せずにdockingしています。しかし、実際の構造ではタンパク-タンパクが相互作用しているように見えて、実際には水分子を介した水素結合ネットワークがよく見られます。alphafold2では、水分子を考慮していませんが、水分子（bulkの水ではなく、結合している水）が入った実際の蛋白質構造（PDB）を学習しているため、複合体モデルを正確に出すことができると考えています。一方で、docking simulationでは、計算に含まれている分子のみを使うため、水分子（繰り返しですが、bulkの水ではなく、結合している水）を考慮できていないのだと思います。

(無題) 削除/引用 No.11430-16 - 2023/05/12 (金) 13:17:07 - あああ 一般的に疎水性相互作用は水素結合ネットワークを作るような結合に比べて非特異的な吸着を起こしやすいという理解でよいかと思います。 熱力学的には疎水性作用はエントロピー駆動型、静電気的相互作用や水素結合はエンタルピー駆動型の反応で、ITCなどを使った薬剤スクリーニングでは後者がいわゆる特異性を反映する項とされているかと思います。なぜ特異的になるのかといわれると難しいのですが、おそらく静電気的相互作用や水素結合は、疎水性相互作用に比べて距離や角度の制約が厳しいので、側鎖の位置などがかなり上手くかみ合った場合にしか形成されず、結果特異的なるのではないかと思われます。

(無題) 削除/引用 No.11430-15 - 2023/05/12 (金) 08:41:03 - ペプチド屋さん ペプチドをよく合成している人なんですけど、 in silicoではなく実際に合成しても、疎水性、芳香族アミノ酸がたくさん入っていると、タンパク質にやけに非特異吸着するやつらが多くなったりします。 >>結合能は高いが、特異性が低くてべたべたと、色々なタンパク質にくっつく」ということなのか？ まさにこれにあたると思います。 ちなみに、最初に記載いただいている親水性アミノ酸との静電的相互作用のほかに、スタッキングなども関与するかと思いますので、ご参考まで..

(無題) 削除/引用 No.11430-14 - 2023/05/11 (木) 05:33:30 - あの 大変に勉強になります。 そのソフトAは、ザックリと簡単にいうと次なのでしょうね。 　結合するペプチドを算出しただけだよー 　特異的に結合する、とは言っていないよー

(無題) 削除/引用 No.11430-13 - 2023/05/11 (木) 05:07:45 - おお あまり特異性がなくいろいろなたんぱくについてしまうってとこですかね。そういうペプチドがあってもあまり驚かないですが。 アミノ酸の組成としては何か特徴がありますか？AとかGが多いとか。

(無題) 削除/引用 No.11430-12 - 2023/05/09 (火) 13:06:10 - AAA おお様 確かに生理活性ペプチドとレセプターの結合能は参考になりそうですね。 試しにゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)とそのレセプター(GnRHR) アンギオテンシン２(A2)とそのレセプター(AR)の結合をHPEPDOCKで計算してみました 今回見出したペプチドをPepX、既知の結合ペプチドをPepY 標的タンパク質をProrein Z、アルブミンをHSA、ミオグロビンをmyoとすると ↑ドッキングスコア(大)→結合能が低い? ・PepY - Prorein Z　(-170程度) ・GnRH - GnRHR (-175程度) ・PepX - myo (-235程度) ・PepX - Prorein Z (-245程度) ・A2 - AR (-260程度) ・PepX - HSA (-280程度) ↓ドッキングスコア(小)→結合能が高い? という結果になりました。 同じ生理活性ペプチド-受容体の組み合わせでも、A2 - ARとGnRH - GnRHRではかなり結合能に差がありそうです。 そのなかでも今回見出したPepX はアルブミンを除けば、Protein Zと比較的強く結合できるのではないかと推察します。

(無題) 削除/引用 No.11430-11 - 2023/05/09 (火) 10:10:14 - おお >[Re:8] AAAさんは書きました : > > おお様 > ありがとうございます。 > > >特異的で安定した結合には、静電気的相互作用や水素結合だけでは少し無理があり、疎水ポケットにうまくハマる事がある意味条件... > > そうなのですね！もしそれに関して、何か文献的な情報などありましたらご教示いただけると助かります。 実はそういった話を構造専門の方に聞いたということです。電荷での相互作用は表面電荷に合わせた間隔でいかようにでもペプチドやケミカルを作れるだろうけど、なかなかそれでは特異的な結合が見込めないみたいです。 > > > 一般に、化学分野での分子間相互作用の説明では疎水性相互作用は、非常に弱いと書かれているか、そもそも最初から記載されていないことが多いのに、生体内でのタンパク質などの立体構造形成や、創薬分野の説明では、非常に大きい作用のように書かれているのを不思議に思いました。 > 生体内が水で満たされていて、その中での分子の挙動ということになるからでしょうか？ > > ご指摘の通り、アルブミンは疎水性分子との結合作用があるので今回、アルブミンについてはポジコンのような意味でシミュレーションしました。 > > ４．さすがにミオグロビンには結合しないだろう→結合した(ドッキングスコア小)→なぜ？？？ 小というだけでは科学的に結論付けられないと思いますので、例えば生理的に意味があるようなもの同士の結合でどの程度のスコアが出るのかとか比較で、見てみるとどうなのかなと思いました。

(無題) 削除/引用 No.11430-10 - 2023/05/09 (火) 09:43:44 - AAA あの様 伏せているというよりは細かいソフト名などまで書くと、質問がごちゃごちゃするかと思い、簡潔に表示していました。 ソフトAとして、ペプチド配列の生成に用いたのはAlphaFold Designというツールですね。 ttps://biolib.com/protein-tools/af-design/ >最新のタンパク質構造精密予測コンテスト（CASP）の優勝ソフトだったりして。。。 AlphaFold2そのものではないですが、それをベースにしてAIの hallucination（幻覚）を利用して、バインダーとなる配列を生成します。 こちらのツールはなぜか疎水性アミノ酸を多く含む配列を生成するのが特徴らしく、最近では水溶性を調節可能なカスタマイズを施されたものもあります。 ttps://www.mdpi.com/2227-9059/10/7/1626 次に生成された配列を複数のソフトでドッキングシミュレーションして、結合の確からしさを確認しています。 今回ソフトBとしてドッキングシミュレーションに用いたのはHPEPDOCKです。 ttps://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29746661/ PDBを作成せずに、アミノ酸配列から直接、レセプターとなるタンパク質とのグローバルドッキングを評価できるウェブツールで、今のところ、もっとも信頼度の高いソフトの一つとはされています。 ttps://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32324992/ ちなみに、面白いことにAlphaFold Designで生成されたアミノ酸配列とレセプターとなるタンパク質の配列を、オリジナルのAlphaFold2に入れて複合体を形成させてやると、てんでんばらばらな結合パターンで、Confidence scoreもlow~very lowになってしまいます。もともとAlphaFold2自身が、binderとして生み出した配列のはずなのに・・・。 もしかするとAlphaFold2は未知のタンパク質の構造予測にまだ弱いことと、複合体の結合力(ドッキングスコア)ではなく形状の確からしさ(コンフィデンススコア)を見ているため、こういった結果になるのかと愚考しています。

(無題) 削除/引用 No.11430-9 - 2023/05/09 (火) 03:47:15 - あの ソフトAとかBとか伏せずに、明記した方が良いと思います。 優れたAIが入っているソフトかどうかとかでも、結果を解釈する際に 影響するでしょう。 最新のタンパク質構造精密予測コンテスト（CASP）の優勝ソフトだったりして。。。

(無題) 削除/引用 No.11430-8 - 2023/05/08 (月) 16:34:21 - AAA 2ME様 ありがとうございます。 やはり、単純に静電的相互作用と疎水性相互作用のどちらが強い、弱いとは一概に言い切れないということですね。 おお様 ありがとうございます。 >特異的で安定した結合には、静電気的相互作用や水素結合だけでは少し無理があり、疎水ポケットにうまくハマる事がある意味条件であると聞いたことがあります。 そうなのですね！もしそれに関して、何か文献的な情報などありましたらご教示いただけると助かります。 一般に、化学分野での分子間相互作用の説明では疎水性相互作用は、非常に弱いと書かれているか、そもそも最初から記載されていないことが多いのに、生体内でのタンパク質などの立体構造形成や、創薬分野の説明では、非常に大きい作用のように書かれているのを不思議に思いました。 生体内が水で満たされていて、その中での分子の挙動ということになるからでしょうか？ ご指摘の通り、アルブミンは疎水性分子との結合作用があるので今回、アルブミンについてはポジコンのような意味でシミュレーションしました。 １．ソフトAで標的タンパク質に対するペプチド配列生成→予想通り疎水性アミノ酸に富む配列が生成された。 ２．ソフトBで生成ペプチド配列と標的タンパク質との結合を確認→結合した(ドッキングスコア小) ３．疎水性配列に富む配列なのでアルブミンにも結合するかも？→結合した(ドッキングスコア極小) ４．さすがにミオグロビンには結合しないだろう→結合した(ドッキングスコア小)→なぜ？？？ という結果になり、疎水性相互作用はそんなに強い力なのだろうかと思い質問した次第です。 ちなみに面白いことに、単純に疎水性アミノ酸の反復配列(VVVV・・・やIIII・・・、LLL・・・）を入力してシミュレーションしても、いずれのタンパク質にもさほど強くは結合しないという結果になりました。 複数種類の疎水性アミノ酸が混在し、少し親水性アミノ酸が入っている配列のほうがこれらのタンパク質との結合が強く算出されました。

(無題) 削除/引用 No.11430-7 - 2023/05/08 (月) 15:10:42 - あ 静電的相互作用と疎水結合を一度に比べるのは無理があるように思いますが、 特定のタンパク質にただ結合すれば良いのか、たんぱく質内の特定のサイトに機能性を持って結合しないといけないかを前提として分けた方がいいと思います。疎水性を高めれば、難容性になって取り扱いは極端に難しくなりますが、深いポケットに入れるためにはそのほうが良いこともあるでしょう。 抗体ー抗原結合の場合、電荷による結合を重視することが多いと思いますが、HLA-抗原は抗原ペプチド両端の疎水性ペプチドでHLAに結合していると言われています。 たんぱく質の表面にただ結合すれば良いなら立体構造と電荷で調節するのだと思います。

(無題) 削除/引用 No.11430-6 - 2023/05/08 (月) 15:01:40 - おお 特異的で安定した結合には、静電気的相互作用や水素結合だけでは少し無理があり、疎水ポケットにうまくハマる事がある意味条件であると聞いたことがあります。 疎水的な結合で、例えばタンパク同士があぐったりレジンやビーズに非特異的に吸着したりという事がありますが、そうなると変性するほどの条件でないと外れない事があり、非常に強い結合にはなりうると思ってます。 アルブミンは脂質のキャリアーのため生理的には表面に脂質を抱え込んでいて、そういう意味ではアルブミン単独でペプチドとの相互作用を見るのにどの程度意味があるのかと思います。

(無題) 削除/引用 No.11430-5 - 2023/05/08 (月) 14:58:48 - 2ME >[Re:4] あああさんは書きました : > 一般的にタンパク質同士が複合体を形成したり、抗体-抗原が強く結合したりする場合に、このような疎水性相互作用というのは、静電的相互作用よりも優位に（強く）働いたりするものでしょうか？ 経験からざっくり言えば、、、 モノクローナル抗体をBiacore等で網羅的にスクリーニングをすると、高親和性抗体群の中には、疎水性アミノ酸（脂肪族アミノ酸と芳香族アミノ酸）が多く含まれるCDRを持つものが一定程度あります。そして高親和性抗体のCDRには親水性アミノ酸（酸性アミノ酸、塩基性アミノ酸、極性アミノ酸など）が多く含まれるものも一定程度あります。 低親和性抗体のCDRにも疎水性アミノ酸が多く含まれるものもあれば、親水性アミノ酸が多く含まれるものもあります。 抗原エピトープの疎水性が高い場合にも、抗体CDRの疎水性が高いものもあれば、そうでもないこともあります。抗原エピトープの親水性が高い場合にも、抗体CDRは親水性が高いものもあれば、そうでもないこともあります。 抗原抗体反応の親和性は、抗原エピトープと抗体CDRsと単純な相互作用だけではなく、両者の3次元構造（あるいはコンフォーメーション）の要因もあるので、静電的相互作用と疎水性相互作用のどちらが強いかは単純には言えません。 すなわち、局所的な一次配列だけでは抗原抗体反応の強さは予測できません。将来は予測できるかもしれませんが、現時点では予測可能なほどのデータが不足していると思われます。 さて、疎水性アミノ酸が多いCDRを持つ抗体の場合、抗原抗体反応の特異性が低かったり、温度変化によって親和性や特異性が変化する可能性もあります（疎水性相互作用は熱力学的な現象なので、静電的相互作用よりも温度変化の影響が大きいと考えられます）。とはいえ、これらについて実際に個別に調べてみないことには何とも言えません。 （少なくとも抗原抗体反応に関しては）、疎水性相互作用と静電的相互作用のどちらが強いかは何とも言えませんし、単純に一般化できるものではないように思います。 抗原が10アミノ酸程度の低分子ペプチドであれば、ひょっとしたら一般化できるかもしれませんが。

(無題) 削除/引用 No.11430-4 - 2023/05/08 (月) 13:19:48 - あああ 今回使用した標的タンパク質、アルブミンやミオグロビンのシミュレーションでも、３DCGで見たときにタンパク質内の「くぼみ」の部分に、疎水性ペプチドがすぽっと、はまり込んでいるように表示されていました。 いわゆるタンパク質の「疎水性ポケット」に疎水性ペプチドがはまり込む形で結合能を示したのでしょうか？ ttps://www.jstage.jst.go.jp/article/ciqs/2012/0/2012_P05/_pdf/-char/ja ttps://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2001APS..OSS.C1002C/abstract ttps://www.tohoku-mpu.ac.jp/laboratory/soyaku/research3.html 一般的にタンパク質同士が複合体を形成したり、抗体-抗原が強く結合したりする場合に、このような疎水性相互作用というのは、静電的相互作用よりも優位に（強く）働いたりするものでしょうか？

(無題) 削除/引用 No.11430-3 - 2023/05/07 (日) 23:08:27 - AAA あの様 おっしゃるとおりですね。最初、アルブミンは色々なタンパク質との結合能があるため、生成されたペプチドの結合能が高いという結果になったのかと思いました。そこでミオグロビンでも試したところ、こちらも結合能が高いという結果が出ました。そこで、もしかして、このペプチド配列は結合能は高いが、あまり特異性が高くないのではないか？？と思った次第です。

(無題) 削除/引用 No.11430-2 - 2023/05/07 (日) 22:49:04 - あの 念のためですが、アルブミンは色々なものを結合させるので有名なタンパクですが、、、 https://www.pharm.or.jp/dictionary/wiki.cgi?%E8%A1%80%E6%B8%85%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%96%E3%83%9F%E3%83%B3

アミノ酸同士の分子間相互作用における疎水性相互作用の強さ 削除/引用 No.11430-1 - 2023/05/07 (日) 22:16:03 - AAA 　いつも勉強させてもらっています。 　現在、in silicoで特定のタンパク質に結合するペプチド配列の生成を試みています。使用しているソフトAの性質上、疎水性アミノ酸を多く含む配列が生成されることが知られています。 　ソフトAを使って生成した疎水性アミノ酸を多く含む配列と標的タンパク質のPDBデータを、別のドッキングシミュレーションのソフトBに入れて結合能を計算すると、 確かにタンパク質のポケットにスポッとはまりこんで、計算上も「結合能が高い（ドッキングスコアが小さい）」という結果が得られました。既知の結合ペプチド（疎水性アミノ酸５０％くらい）よりもはるかに結合能が高いという計算結果でした。 　ただ、参考にソフトBでこのペプチド配列とヒト血清アルブミンやミオグロビンのPDBへの結合能を確認したところ、やはり結合能が高いという計算結果になりました。 　実際に合成して試したわけではないのですが、疎水性アミノ酸を多く含むペプチド配列は「結合能は高いが、特異性が低くてべたべたと、色々なタンパク質にくっつく」ということなのか？と思いました。 そこで質問なのですが、 アミノ酸同士の分子間相互作用において、疎水性相互作用はそれほど強い結合力を発揮するものでしょうか？ 　タンパク質-ペプチド結合をする場合、折りたたまれたタンパク質表面に露出している親水性アミノ酸との静電的相互作用が主になるのではないかと考えていたので、不思議に思っています。ご教示いただけますと幸いです。 　またアミノ酸同士の分子間相互作用での、静電的相互作用、水素結合、疎水性相互作用の強さの寄与などに関する総説や文献などご存じでしたら、紹介していただけると幸いです。

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