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膜タンパク質立体構造予測システム(MAKU)の開発とWWWへの公開

Research Project

Project/Area Number 08558077
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section展開研究
Research Field Biophysics
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

美宅 成樹  東京農工大学, 工学部, 教授 (10107542)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 諏訪 牧子  東京農工大学, 工学部, 助手 (30242241)
Project Period (FY) 1996 – 1998
Project Status Completed (Fiscal Year 1998)
Budget Amount *help
¥10,200,000 (Direct Cost: ¥10,200,000)
Fiscal Year 1998: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 1997: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 1996: ¥6,200,000 (Direct Cost: ¥6,200,000)
Keywords膜タンパク質 / 膜タンパク質判別 / 膜貫通ヘリックス / 極性相互作用 / 疎水性相互作用 / 物理化学的予測 / インターネットサービス / 立体構造予測 / バイオインフォマティクス / ヒトゲノム計画 / プロテオーム解析 / アミノ酸配列情報大量解析 / 二次構造予測 / インターネット / ホームページ / アミノ酸配列 / データベース
Research Abstract

大腸菌では約4000の遺伝子でできており、ヒトの場合は数万ないし10万の遺伝子でできている。それぞれの遺伝子はタンパク質をコードしており、それぞれのタンパク質は機能を持った分子機械となっている。そして、各タンパク質は固有の構造を持っており、それによって多様な機能を発揮している。そこで研究では全体の約1/4に相当する膜タンパク質を対象として膜タンパク質の判別と構造を予測する方法を開発した。
膜タンパク質の判別の問題では、3つのパラメータ(ヘリックス領域の平均疎水性値、平均両親媒性値、タンパク質全体の大きさ)を用いると、高精度の判別が可能だということが示された。約500個の構造の分かったタンパク質を用いて判別制度を調べた結果、膜タンパク質の判別では99%、膜貫通ヘリックスの判別では96%の精度が得られた。
7本の膜貫通ヘリックスを持つ膜タンパク質における膜貫通ヘリックス配置問題においては、極性の側面ができるだけ向き合うように配置することによってユニークな配置をするという極性ジグソーパズルの考え方を基本とした。任意の構造を生成できるようにするために、三角格子モデルをテンプレートとした。これによって、膜貫通ヘリックスの配置、方向、傾きなどがエネルギー最小構造として決定できる。実験的に構造が分かっているバクテリオロドプシンに対してこの方法を適用したところ、非常に良く似た構造が予測された。
本研究では、膜タンパク質における様々な構造の特徴にはそれぞれを特徴づける相互作用があって、それを適切に取り込めば構造予測が可能であるということを示している。

Report

(4 results)
  • 1998 Annual Research Report   Final Research Report Summary
  • 1997 Annual Research Report
  • 1996 Annual Research Report
  • Research Products

    (32 results)

All Other

All Publications (32 results)

  • [Publications] Akinori Etoh: "Light-Induced Denaturation of Bacteriorhodopsin Just above Melting Point of Two-Dimensional Crystal"J.Phys.Jpn.. 66. 975-978 (1997)

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  • [Publications] Takasugu Hirokawa: "SOSUI : Classification and Secondary Structure Prediction System for Membrane Proteins"Bioinformatics. 14. 378-379 (1998)

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  • [Publications] Keiko Suzuki: "Flocculation and Membrane Binding of Outer Membrane Protein F、Porin、at Acidic pH"Jpn.J.Appl.Phys.. 37. 2074-2077 (1998)

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  • [Publications] Shigeki Mitaku: "Physicochemical Factors for Discriminating between Soluble and membrane Proteins : Hydrophobicity of Helical Segments and Protein Length"Prorein Eng.. 12. 953-957 (1999)

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  • [Publications] Shigeki Mitaku: "Proportion of Membrane Proteins in Proteomes of 15 Single-Cell Organisms Analyzed by the SOSUI Predicition System"Biophys.Chem.. 82. 165-171 (1999)

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  • [Publications] Yuri Mukai: "Light-Induced Denaturation of Bacteriorhodopsin Solubilized by Octyl-β-glucoside"Prorein Eng.. 12. 755-759 (1999)

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  • [Publications] K.Suzuki: "Comparative Experiments of Protein Denaturation for Studying Structural Difference of Homologous Membrane Proteins:P-450_<SCC> and P-450" Jpn.J.Appl.Phys.38-1-1A. 298-301 (1999)

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] H.Hirokawa: "SOSUI:Classification and Secondary Structure Prediction for Membrane Proteins." Bioinformatics. 14(4). 378-379 (1998)

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      1998 Annual Research Report
  • [Publications] K.Suzuki: "Flocculation and Membrane Binding of Outer Membrane Protein F,Porin at Acidic pH" Jpn.J.Appl.Phys.37-1-4A. 2074-2077 (1998)

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  • [Publications] M.Masuko: "Optimal Configuation of Pyrene Excimer Induced by the Eximer-forming Two-probe Nucleic Acid Hybridization Method" Nucleic Acids Symposium Series. 37. 83-84 (1997)

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  • [Publications] A.Etoh: "Light-Induced Denaturation of Bacteriorhodopsin Just above Melting Point of Two-Dimensional Crystal" J.Phys.Soc.Jpn.66-4. 975-978 (1997)

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  • [Publications] H.Ito: "Estimaton of the Hydrophobicity in Microenvironments by Pyrene Fluoroscence Measurements:n-β-Octylglucoside Micelles" J.Phys.Chem.100-21. 9047-9053 (1996)

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  • [Publications] Takatsugu Hirokawa,Seah Boon-Chieng and Shigeki Mitaku: "“SOSUI:Classification and Secondary Structure Prediction System for Membrane Proteins"" Bioinformatics. 1(in press). (1998)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] Keiko Suzuki,Taiji Nakae and Shigeki Mitaku: "“Flocculation and Membrane Binding of Outer Membrane Protein F,Porin,at Acidic pH"" Japanese Journal of Applied Physics. 37,4(in press). (1998)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] Akinori Etoh,Hiroyasu Itoh and Shigeki Mitaku: "“Light-Induced Denaturation of Bacteriorhodopsin Just above Melting Point of Two-Dimensional Crystal"" Journal of Physical Society of Japan. 66,4. 975-978 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] Masayuki Masuko,Shinya Toyoda,Makiko Suwa,Shigeki Mitaku, Akira Shimazu and Hiroyuki Ohtani: "“Optimal Configuration of Pyrene Excimer Induced by the Excimerforming Two-Probe Nucleic Acid Hybridization Method"" Nucleic Acids Symposium Series. 37. 83-84 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 広川貴次、美宅成樹: "「生体高分子のつくる高次構造と機能」" 応用物理. 66,10. 1098-1101 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 美宅成樹,広川貴次: "「膜蛋白質の立体構造予測-膜蛋白質の判別と立体構造予測への展望」" 蛋白質 核酸 酵素. 42,17. 3020-3025 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] Shigeki Mitaku: "Interaction Stabilizing Tertiary Structure of Bacteriorhodopsin Studied by Denaturation Experiments" Proteins : Structure,Function,and Genetics. 22. 350-362 (1995)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Makiko Suwa: "A Continuum Theory for the Prediction of Lateral and Rotational Positioning of α-Helices in Membrane Proteins" Proteins : Structure,Function,and Genetics. 22. 363-377 (1995)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Hiroyasu Itoh: "Estimation of the Hydrophobicity in Microenviroments by Pyrene Fluorescence Measurements : n-β-Octylglucoside Micelles" The Journal of Physical Chemistry. 100. 9047-9053 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Akinori Etoh: "Light-Induced Denaturation of Bacteriorhodopsin Just Above Melting Point of Two-Dimensional Crystal" Journal of The Physical Society of Japan. (印刷中).

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Akinori Etoh: "Ultrasonic Absorption Anomaly of Brain Tissue" Japanese Journal of Applied Physics. 33. 2874-2879 (1994)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Akinori Etoh: "Anomalous Ultrasonic Absorption of Liposome Suspensions in the Liquid Crystal Phase" Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中).

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 美宅成樹: "体液および溶液の音波物性(書表)" 超音波テクノ. 第7巻. 67-69 (1995)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 美宅成樹(日本物理学会誌編集委員会): "自然の複雑さと階層構造" 日本物理学会誌. 50. 253-254 (1995)

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  • [Publications] 美宅成樹: "階層構造なしに生物を理解することはできない" 日本物理学会誌. 50. 255-262 (1995)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 美宅成樹(訳): "Robert Turner and Peter Jezzard(著),“心"を観察する" パリティ. 10. 15-21 (1995)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 美宅成樹(訳): "James Purdy(著),等角放射線治療のためのX線照射装置" パリティ. 10. 95-96 (1995)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 美宅成樹(訳): "Wlad T.Sobol(著),らせん型コンピューター・トモグラフィー" パリティ. 10. 104-105 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 美宅成樹: "シリーズ・ニューバイオフィジックス(11)ヒューマンゲノム計画 第2章 4 膜タンパク質の分類" 共立出版(印刷中),

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 美宅成樹(訳): "Robert A.Day(著),はじめての科学英語論文" 丸善, 293 (1997)

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      1996 Annual Research Report

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Published: 1996-04-01   Modified: 2016-04-21  

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