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タンパク質デザイン実験と理論計算による膜タンパク質のフォールディング原理の研究

Research Project

Project/Area Number 15J02427
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biophysics
Research InstitutionThe Graduate University for Advanced Studies

Principal Investigator

佐久間 航也  総合研究大学院大学, 物理科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2017: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsタンパク質 / タンパク質デザイン / シミュレーション / タンパク質構造 / αヘリックス / 構造インフォマティクス
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、前々年度・前年度に確立した手法により得られたall-αタンパク質のデザインの成否を確認した。また、手法の汎用性を検証するために、異なるトポロジーを持つ主鎖に対してもアミノ酸配列デザインを行った。
(1) 特定の構造について、デザインの成功が実験的に確認された:ある主鎖構造(H5_fold00と呼ぶ)についてのデザインアミノ酸配列について、ひきつづき実験的検証を進めた。結果、10デザイン配列のうち少なくとも1配列は、NMRにより目的の3次構造を取っていることが確認された。世界で初めて「規則的でない二次構造配置をもつall-αタンパク質」が人工的にデザインされた。これにより、今回開発した構造デザイン手法が有効であることが確認できた。加えて、さらに別の1配列については、X線構造解析により、二次構造配置はデザイン通りにもかかわらず、二分子間でドメインスワップが起きている、ということがわかった。これは想定外の結果であり、デザイン手法を改善すべく、溶液中での会合状態を実験的に検証している。
(2) さらに多数の構造・配列のデザインを進めた:今回開発された手法を適用し、ヘリックス6あるいは7本の構造についてデザインを行った。計算機上では良好な結果を得ており、これらについても実験的評価を行っている。
(3) 総括:本研究は、膜タンパク質の構造デザインを目指すはずだった。しかし、そもそもall-α構造のタンパク質を系統的に構造デザインする手法が存在しない、ということから予想外の方向に進展した。結果、多様なall-α構造をデザイン可能な手法を開発するに至り、all-αというクラスのタンパク質の構造空間を広く理解するという点で重要な知見が得られた。当初の計画よりも、より一般性の高い課題を解決することができたと考えている。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2017 2016 2015

All Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] 多様な構造を持つall-αタンパク質のデザイン2017

    • Author(s)
      佐久間航也
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 多様なall-αタンパク質のデザイン2017

    • Author(s)
      佐久間航也
    • Organizer
      第55回日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多様なall-αタンパク質のデザイン2017

    • Author(s)
      佐久間航也
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会10.0
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 多様なα-ヘリカルタンパク質構造の生成・分類・デザイン2016

    • Author(s)
      佐久間 航也, 古賀 理恵, 小杉貴洋, 古賀 信康
    • Organizer
      日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡県福岡市博多区石城町2番1号 福岡国際会議場
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 多様なα-ヘリカルタンパク質のデザインに向けて2016

    • Author(s)
      佐久間 航也, 古賀 理恵, 小杉貴洋, 古賀 信康
    • Organizer
      日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市竹園二丁目20番地3つくば国際会議場
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Design of diverse all-α protein strucrures based on αα-rule2015

    • Author(s)
      Kouya Sakuma, Rie Koga, Nobuyasu Koga
    • Organizer
      日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2015-09-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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