2017 Fiscal Year Research-status Report
速度データと天然構造の相関解析による蛋白質フォールディングの遷移状態の研究
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16K07314
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
桑島 邦博 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (70091444)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | フォールディング / 速度論 / 遷移状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、まず、温度補正を取り入れた、質の高い、フォールディング速度データーベースの構築を行うとともに、Φ 値と蛋白質構造パラメータとの間の相関解析を機械学習アルゴリズム等を用いて行う。蛋白質フォールディングの臨界構造形成にとって重要な構造パラメータを抽出し、フォールディング分子機構の究極的解明を目指す。29年度の研究実績を以下に示す。
(1) αヘリックス型蛋白質のΦ値解析のデータ収集：現在，16種類のαヘリックス型二状態蛋白質（PDB codes: 1E41, 1IDY, 1IMQ, 1LMB, 1SS1, 1ST7, 1U4Q_R15, 1U4Q_R16, 1U4Q_R17, 1VII, 1W4E, 1W4J, 1YYJ, 2LLH, 2WQG, 2WXC）の計343個のΦ値データと5種類（PDB codes: 1AU7, 1AYI, 1ENH, 1NTI, 1UZC）の計117個のΦ値データを文献検索により収集した。
(2) Φ値と残基のヘリックス傾向との間の相関解析：上記で収集された各蛋白質のアミノ酸配列から，各蛋白質を構成するアミノ酸残基のヘリックス傾向（helical propensity）を求めた。ヘリックス傾向の算出には，ヘリックス-コイル転移のアルゴリズムに基づくAGADIR（http://agadir.crg.es/）を用いた。得られたヘリックス傾向値と上で収集されたΦ値との間の直線回帰を行い，相関係数（r）を求めた。得られた相関係数は，二状態蛋白質では r = 0.078，非二状態蛋白質では r = 0.061であり，いずれもほとんど相関は見られなかった。この結果は，ヘリックス傾向はαヘリックス型蛋白質のフォールディング遷移状態の安定化には寄与していないことを示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度までの研究成果「蛋白質フォールディングデータベースへの温度補正の導入」を論文としてまとめ学術雑誌に投稿し，現在改訂中であるが，その間，アンフォールディングの速度定数，Tanforのβ値などの新たなデータをデータベースに追加登録する必要が生じたため，全体の進捗がやや遅れた。現在までに，αヘリックス型蛋白質のヘリックス傾向との相関解析を終えたが，αヘリックス型以外の蛋白質，および，ヘリックス傾向以外の構造特性（β構造形成能，ターン形成能，溶媒接触表面積，残基間コンタクト密度など）については，今後取り組む必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
αヘリックス型蛋白質のヘリックス傾向とΦ値との間に有意の相関がなかったことは，大変意外な結果であった。今後，以下のように研究を推進する予定である。
(1) 今回のヘリックス傾向とΦ値との相関解析は，二状態αへリックス型蛋白質の343個のΦ値データすべてを一纏めにして行った。また，同様に，非二状態αヘリックス型蛋白質の117個のΦ値データのすべてを一纏めして解析した。しかし，個々の蛋白質について，それぞれ別個に，ヘリックス傾向とΦ値との相関解析を行えば，違った結果が得られる可能性がある。そのような解析を行い，現在得られている結果と比較する。
(2) αヘリックス型以外の蛋白質も含め，ヘリックス傾向以外の構造特性（β構造形成能，ターン形成能，溶媒接触表面積，残基間コンタクト密度など）とΦ値との間の相関解析を行う。
(3) 本研究で調査された，すべての構造特性を対象として，機械学習の手法でΦ値との相関を調べ，蛋白質フォールディングの遷移状態の安定化に寄与する構造特性を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
（理由）2019年度まで研究期間の延長を申請したいので，当初予定していた，高性能パーソナルコンピュータの購入を中止したため。
（使用計画）研究成果の完成度を上げるため，研究期間を一年間延長し，2019年度に使用できる研究費を確保する。
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Research Products
(5 results)
