2001 Fiscal Year Annual Research Report

膜タンパク質の構造と機能の予測・解析

Research Project

Project/Area Number	12208005
Research Institution	Tokyo 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)	山登一郎東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (70111458) 倭剛久名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90251587) 園山正史東京農工大学, 工学部, 助手 (40242242)
Keywords	膜タンパク質 / 構造・機能予測 / 構造・機能分類 / 分子動力学 / 立体構造予測 / バイオインフォマティックス / ゲノム / プロテオーム
Research Abstract	膜タンパク質は、ゲノムから得られる全タンパク質の中で非常に重要な位置を占めている。第1に、細胞内外の情報伝達、エネルギー変換、物質の輸送を行うタンパク質はほとんど膜タンパク質であり、生理的に非常に重要な生物の部品となっている。第2に、薬のターゲットの多くは受容体(細胞膜内にある膜タンパク質)と考えられており、膜タンパク質に関する情報は製薬関係を中心に産業的にも重要である。第3に、ゲノム情報から得られるアミノ酸配列の中には多くの未知配列があるが、そのかなりの割合が膜タンパク質と予測されている。そこで本研究では、アミノ酸配列から膜タンパク質の構造・機能を推定するための基礎研究と解析ツールの開発を目的とし、以下のことを行うこととした。(1)各生物種の持つすべてのアミノ酸配列情報が与えられるゲノム時代に入ったことから、大量のアミノ酸配列を高速かつ高精度に解析できるようにする。(2)受容体タンパク質を中心とした膜タンパク質と基質のドッキングの問題が解けると、コンピュータ内で自由に薬のデザインが可能になると考えられる。そうした(製薬)産業からの期待にも答えられるような研究を行う。美宅は本研究グループのとりまとめを行うと同時に、大量のアミノ酸配列からできるだけ多くの構造・機能情報(シグナルペプチドの予測、膜タンパク質の判別、膜貫通セグメントの予測、その配置予測など)を自動的に与えるような解析ツールを開発した。園山は、膜タンパク質解析ツールを用いて、次々と得られつつある全ゲノム解析が完了した生物に対して情報処理を行い、膜タンパク質の分布や生物ごとのタンパク質の構成について検討した。倭は、特にイオンポンプであるバクテリオロドプシンや受容体として初めて立体構造が明らかになったロドプシンなどについて、機能発現機構を分子動力学シミュレーションを用いて明らかにした。山登は、チャネルタンパク質のイオン認識・透過機構を、計算機シミュレーションを用いて原子レベルで解明するために、計算機シミュレーションによって基質の結合・透過など機能の全過程の追跡を試みた。

Research Products
(13 results)

All Other

All Publications (13 results)

[Publications] S.Mitaku et al.: "Amphiphilicity Index of Polar Amino Acids as an Aid in the Characterization of Amino Acid Preference at Membrane-Water Interfaces"Bioinformatics. (印刷中).
[Publications] H.Sakai et al.: "Effect of Carbonic Anhydrase II in the Molten Globule State on Physical Properties of Dimyristoylphosphatidylcholine Liposome"Jpn.J.Appl.Phys.. 40. 3521-3525 (2001)
[Publications] K.Tsunoda et al.: "Characterization of Water Contribution to Excimer Laser Ablation of Collagen"J.Photochem.Photobiol.A : Chemistry. 145. 195-200 (2001)
[Publications] T.Hasegawa et al.: "Analysis of Thermal Phase Transition via Time-Resolved Infrared Spectra Using Partial Least Squares Regression Modeling Parameters"Appl.Spectrosc.. (印刷中).
[Publications] T.Kawatsu et al.: "Worm Model for Electron Tunneling in Proteins : Consolidation of the Pathway Model and the Dutton Plot"J.Phys.Chem.B 105 (2001) 4424-4435. 105. 4424-4435 (2001)
[Publications] S.Yamamoto et al.: "Ab initio MO study on the potential energy surfaces for twisting around C15=N bond of protonated Schiff base of retinal"THEOCHEM. 543. 79-87 (2001)
[Publications] A.Yamada et al.: "Ab initio MO study on potential energy surfaces for twisting around C7=C8 and C4-C7 bonds of coumaric acid"THEOCHEM. 536. 195-201 (2001)
[Publications] T.Murata et al.: "ATP-dependent affinity change of Na^+ binding sites of V-ATPase in Enterococcus hirae"J.Biol.Chem.. 276. 48837-48340 (2001)
[Publications] T.Murata et al.: "Catalytic properties of Na^+-translocating V-ATPase in Enterococcus hirae"Biochim.Biophys.Acta 1505 (2001) 75-81. 1505. 75-81 (2001)
[Publications] T.Murata et al.: "ATP-dependent affinity change of Na^+ binding sites of V-ATPase in Enterococcus hirae."J.Biol.Chem.. 276. 48837-48340 (2001)
[Publications] T.Meguro et al.: "New structure deformation algorithm of Monte Carlo simulation of protein folding"J.Chem.Software. (印刷中).
[Publications] 美宅成樹(分担執筆): "新生物物理の最前線(日本生物物理学会編)"講談社. (2001)
[Publications] 倭剛久(分担執筆): "新生物物理の最前線(日本生物物理学会編)"講談社. (2001)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

膜タンパク質の構造と機能の予測・解析

Principal Investigator

美宅 成樹 東京農工大学, 工学部, 教授 (10107542)

Research Products

[Publications] S.Mitaku et al.: "Amphiphilicity Index of Polar Amino Acids as an Aid in the Characterization of Amino Acid Preference at Membrane-Water Interfaces"Bioinformatics. (印刷中).

[Publications] H.Sakai et al.: "Effect of Carbonic Anhydrase II in the Molten Globule State on Physical Properties of Dimyristoylphosphatidylcholine Liposome"Jpn.J.Appl.Phys.. 40. 3521-3525 (2001)

[Publications] K.Tsunoda et al.: "Characterization of Water Contribution to Excimer Laser Ablation of Collagen"J.Photochem.Photobiol.A : Chemistry. 145. 195-200 (2001)

[Publications] T.Hasegawa et al.: "Analysis of Thermal Phase Transition via Time-Resolved Infrared Spectra Using Partial Least Squares Regression Modeling Parameters"Appl.Spectrosc.. (印刷中).

[Publications] T.Kawatsu et al.: "Worm Model for Electron Tunneling in Proteins : Consolidation of the Pathway Model and the Dutton Plot"J.Phys.Chem.B 105 (2001) 4424-4435. 105. 4424-4435 (2001)

[Publications] S.Yamamoto et al.: "Ab initio MO study on the potential energy surfaces for twisting around C15=N bond of protonated Schiff base of retinal"THEOCHEM. 543. 79-87 (2001)

[Publications] A.Yamada et al.: "Ab initio MO study on potential energy surfaces for twisting around C7=C8 and C4-C7 bonds of coumaric acid"THEOCHEM. 536. 195-201 (2001)

[Publications] T.Murata et al.: "ATP-dependent affinity change of Na^+ binding sites of V-ATPase in Enterococcus hirae"J.Biol.Chem.. 276. 48837-48340 (2001)

[Publications] T.Murata et al.: "Catalytic properties of Na^+-translocating V-ATPase in Enterococcus hirae"Biochim.Biophys.Acta 1505 (2001) 75-81. 1505. 75-81 (2001)

[Publications] T.Murata et al.: "ATP-dependent affinity change of Na^+ binding sites of V-ATPase in Enterococcus hirae."J.Biol.Chem.. 276. 48837-48340 (2001)

[Publications] T.Meguro et al.: "New structure deformation algorithm of Monte Carlo simulation of protein folding"J.Chem.Software. (印刷中).

[Publications] 美宅成樹(分担執筆): "新生物物理の最前線(日本生物物理学会編)"講談社. (2001)

[Publications] 倭 剛久(分担執筆): "新生物物理の最前線(日本生物物理学会編)"講談社. (2001)

美宅成樹東京農工大学, 工学部, 教授 (10107542)

[Publications] 倭剛久(分担執筆): "新生物物理の最前線(日本生物物理学会編)"講談社. (2001)