概念的クラスタリング法によるバイオデ-タベ-スからの知識獲得ータンパク質内部における電子伝達系の解明ー

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03680036
• Research Institution: Kwansei Gakuin University
• Principal Investigator: 岡田 孝 関西学院大学, 情報処理研究センター, 教授 (00103135)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小山 泰 関西学院大学, 理学部, 教授 (90079666)
• Keywords: 概念的クラスタリング / 分類樹 / 電子伝達 / バイオデ-タベ-ス / 多重並置 / 保存残基 / 知識情報処理

Research Abstract

本研究では、知識情報処理の方法論を取り入れてバイオデ-タベ-スを解析することにより,電子伝達系タンパク質分子内部の電子伝達経路を明らかにした.以下にその概要を述べる.
1.一群のタンパク質分子のアミノ酸配列が与えられたとき,概念的クラスタリングの方法論により、アミノ酸配列の多重並置を行い,同時に分子群の分類樹を作成するためのシステムCLUSMOL/SをLisp言語により作成した.このシステムでは、specificなアミノ酸ばかりでなく、類似した性質を持つアミノ酸同士が並置される.しかも,分類樹の上位ノ-ドの構造としてgenericな配列が与えられるという機能を有している.
2.CLUSMOL/Sシステムを,NBRF一次構造デ-タベ-ス中のCytochrome Cを始めとする各種の電子伝達タンパク質に対して適用した.その結果,specfic/genericな保存残基を容易に識別することができた.ついで,3次構造デ-タベ-スPDBに格納されているtuna Cytochrome c上での保存残基間の距離を検討した結果,分子表面から内部のヘムに至る3本の候補経路を得ることができた.これらの経路に関与する残基は,全て共役電子を構成することができるものばかりであった.
さらに,これらの経路を構成する残基からモデルタンパク質分子を設定し,分子軌道法計算を実行したところ,3本の経路の中で,Tryー74,Trpー59,Tyrー67,Metー80により構成されるものが,残基間で大きな電子的相互作用を示すため,電子伝達に直接関与する部分であると結論づけることができた.
同様の経路がCytochrome c550,c2およびブル-銅タンパク質に関しても得られている.

Research Products

• [Publications] H.Nakagawa: "Coneceptual Clustering System for Protein Sequences and Discovering Intramolecular Electron Transfer Paths in Cytochrome c" J.Protein Chem.
• [Publications] H.Nakagawa: "A Conceptual Clustering System for Protein Sequences: CLUSMOL/S" J.Biol.Chem.