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

1991 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- / NMR距離解析 / 極小化法

Research Abstract

極小化法改良の試み(1)立体構造エネルギ-導入の効果:タンパク質の立体構造を決定するうえで、立体構造エネルギ-が評価関数としてどの程度有用かを調べるため次のことを行った。まずBPTIのX線結晶解析デ-タをもとにNMR距離解析によって得られるであろう距離デ-タ(だだし、比較的質が悪く、一意的に立体構造が決まらないようなデ-タ)を作成し、その距離情報を持たす立体構造を目的関数の極小化によっていくつが求めた。次に得られた立体構造を目的関数と立体構造エネルギ-関数に関して極小化し、さらにエネルギ-関数のみを極小化した。こうして得られた立体構造を結晶デ-タと比較したところ、立体構造エネルギ-の導入が、限られた範囲ではあるが、立体構造決定に役立つことがわかった。
2.極小化法改良の試み(2)linearized embedding法の適用:極小化の初期値をできる限り合理的に選択するための一つの方法として、NMR距離解析によって得られたデ-タから線形計画法を利用して二面角の値を推定するプログラム(Crippenが開発したlinearized embedding法の応用)を作成した。実際に極小化の初期値として利用したところ、利用しないときに比べ、顕著な効果がみられた。
3.複数鎖への拡張:これまでプログラムは単一鎖からなる分子しか計算対象とすることができなかったが、複数の鎖からなる系に対しても適用できるようにプログラムを拡張することを計画し、現在進行中である。
4.変数を固定する場合の効率化:タンパク質の折れたたみを議論するとき、タンパク質のもつ構造の階層性は重要な意味をもつ。そこで、それが自然に取り込まれるようなアルゴリズムをもったプログラムとするため、ある範囲の二面角を固定することができ、しかもその範囲を順次拡張することが効率的にできるよう改良中である。

Research Products

• [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. 233-243 (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. 26-31 (1991)
• [Publications] 輪湖 博: "FEDER/2:分子力学に基礎をおいたタンパク質分子の立体構造解析プログラム" 早稲田大学情報科学研究教育センタ-紀要. (1992)