タンパク質の立体構造の計算機による解析法の開発とそれを用いた立体構造の解析

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01580267
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 輪湖 博 早稲田大学, 社会科学部, 助教授 (60158607)
• Keywords: タンパク質 / 分子シミュレ-ション / 分子力学 / 立体構造エネルギ- / 水和エネルギ- / NMR距離解析

Research Abstract

1.タンパク質の分子シミュレ-ションへの水和エネルギ-の導入:昨年度、水和殻モデルによって水和の自由エネルギ-を見積るプログラムを開発し、真空中と溶液中におけるモンテカルロ・シミュレ-ションの比較を行ったが、本年度は、短いペプチド断片を取り上げ、水和エネルギ-を考慮したsimulated annealing法(SA法)を行うための最適のプロトコルを見出すための研究を始めた。まだ現在進行中であるが、すでにエネルギ-の高い極小構造の回避などの点でSA法の威力を確認している。
2.NMRからタンパク質の溶液中の立体構造に関して得られるいくつかの原子ペアに対する距離情報は、立体構造を厳密な意味で一意的に決定するだけの質も量もないのが一般的である。そのためそれらの情報から立体構造を決定するために行う最適化法には、目的関数の値が低い構造を効率的に探索することはもちろんのこと、偏りなく可能な構造を生成することが要求される。本研究課題で開発中のプログラムFEDER/2の性能を評価する意味で、BPTIというタンパク質をモデル系としてそうした観点からのいくつかのテストを行い、非常に良い結果を得た。
3.立体構造既知のタンパク質から統計的解析によって得られた経験的な距離情報を使って、アミノ酸配列だけから高次構造に関して、どのような情報が、どの程度の確信をもって引き出すことができるかをいくつかのタンパク質について調べた。この問題は、手法的にNMRにおける距離解析と通じるところがあり、今後立体構造エネルギ-計算と組み合わせて、立体構造のわからないタンパク質について、そのアミノ酸配列からもっともらしいいくつかの構造を生成し、評価する方法の開発へと発展させていきたいと考えている。

Research Products

• [Publications] H.Wako: "Detection of characteristic regions of dynamical significance in the known threeーdimensional structures of proteins." Protein Engineering. 3. 312-312 (1990)
• [Publications] H.Wako: "Distanceーconstraint approach to higher order structures of globular proteins with empirically determined distances between amino acid residues." Journal of Protein Chemistry. 10. (1991)
• [Publications] S.Endo: "A new version of DADAS (Distance Analysis in Dihedral Angle Space) and its performance" NATO ASI Series. (1991)
• [Publications] 輪湖 博: "タンパク質への分子力学計算によるアプロ-チ" 化学工業. 42. (1991)
• [Publications] 輪湖 博(分担執筆): "上野川修一編「機能性食品タンパク質工学ハンドブック」" サイエンスフォ-ラム, 247 (1991)