2002 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 / バイオインフォマティクス / 構造予測 / 分子シミュレーション / タンパク質分類 / プロテオーム / 輸送体 / 受容体
Research Abstract	膜タンパク質に関するゲノム規模のアミノ酸配列解析の条件が整い、膜タンパク質を中心としたバイオインフォマティクスを加速させることが可能となってきた。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ている。各生物の持つすべてのアミノ酸配列情報が与えられる大量のアミノ酸配列を高速かつ高精度に解析する技術の開発と実際の解析、および基質認識機能や動態の原子レベルの理解を目的とした分子シミュレーションを行った。まず、アミノ酸配列の持つ特徴を物理化学的な知識と照らし合わせ、新しいアミノ酸のインデックスを作り、高精度かつ高速の予測法を開発した。本年度は、膜タンパク質予測をさらに向上させるために、細胞内でのタンパク質のターゲッティングの問題に取り組んだ。そして、ゲノム解析によるアミノ酸に対する膜タンパク質予測を行い、膜タンパク質の割合が一定だという結果を得たが、これについて膜貫通ヘリックスの生成消滅を前提としたモデルを提出した。ポリン四重変異体を取得し、膜電位依存の開閉挙動を測定した。これら変異体は、野性型とは異なる膜電位依存性を示した。シミュレーションより得られた予測が部分的に妥当であることが示された。また、これらは長時間シミュレーションのため、モンテカルロ法では構造変形法として平行移動法を導入した。また新たにブラウン動力学法を開発し、生体高分子の安定なシミュレーションが可能であることを示した。光受容膜蛋白質の光反応に対するアミノ酸残基の影響を調べた。光反応を駆動する力を様々な寄与に分割する方法を開発した。タンパク質が光反応に対して大きな寄与をしていることがわかった。また、蛋白質のどの部分が光反応を駆動しているのかをコンピュータグラフィクスで可視化する方法を開発した。タンパク質の構造機能相関を調べる良い手法ができた。

Research Products
(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Mitaku et al.: "Amphiphilicity Index of Polar Amino Acids as an Aid in the Characterization of Amino Acid Preference at Membrane-Water Interfaces"Bioinformatics. 18・4. 608-616 (2002)
[Publications] Takeda et ak.: "Identification of G Protein-coupled Receptor Genes from the Human Genome Sequence"FEBS Lett.. 520・13. 97-101 (2002)
[Publications] Yokoyama et al.: "Irreversible Photobleaching of Bacteriorhodopsin from A High-Temperature Intermediate State"J.Biochem.. 131・6. 785-790 (2002)
[Publications] Kawatsu et al.: "Destructive Interference in the Electron Tunneling through Protein Media"J.Phys.Chem. B. 106. 11356-11366 (2002)
[Publications] Kakitani et al.: "Unique Mechanism of Excitation Energy Transfer and Photoisomerization in Biological Systems"J.Biol.Phys.. 28. 367-381 (2002)
[Publications] Murata et al.: "Nucleotide Binding Sites in V-type Na^+-ATPase from Enterococcus hirae"J.Biochem.. 132・5. 789-794 (2002)
[Publications] 美宅成樹: "分子生物学入門"岩波新書. 238 (2002)

2002 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] Mitaku et al.: "Amphiphilicity Index of Polar Amino Acids as an Aid in the Characterization of Amino Acid Preference at Membrane-Water Interfaces"Bioinformatics. 18・4. 608-616 (2002)

[Publications] Takeda et ak.: "Identification of G Protein-coupled Receptor Genes from the Human Genome Sequence"FEBS Lett.. 520・13. 97-101 (2002)

[Publications] Yokoyama et al.: "Irreversible Photobleaching of Bacteriorhodopsin from A High-Temperature Intermediate State"J.Biochem.. 131・6. 785-790 (2002)

[Publications] Kawatsu et al.: "Destructive Interference in the Electron Tunneling through Protein Media"J.Phys.Chem. B. 106. 11356-11366 (2002)

[Publications] Kakitani et al.: "Unique Mechanism of Excitation Energy Transfer and Photoisomerization in Biological Systems"J.Biol.Phys.. 28. 367-381 (2002)

[Publications] Murata et al.: "Nucleotide Binding Sites in V-type Na^+-ATPase from Enterococcus hirae"J.Biochem.. 132・5. 789-794 (2002)

[Publications] 美宅成樹: "分子生物学入門"岩波新書. 238 (2002)

美宅成樹東京農工大学, 工学部, 教授 (10107542)