2018 Fiscal Year Annual Research Report
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17J02339
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| Research Institution | Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
南 慎太朗 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | タンパク質デザイン / 新規フォールドタンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
共同研究者である小林准教授(大阪大学蛋白質研究所)・杉木助教(同)との協力により、二種類のデザイン蛋白質がターゲット構造へと正しく折り畳まることが溶液NMRによる構造決定によって確認できた。さらに3および4つめのターゲット構造について新たにデザインを実施し、これらについても単量体として溶液中で可溶であること、αβ型の構造を取っていること、およびデザイン配列全体の大部分が溶液中で一定の構造を形成していることを、多角度光散乱(SEC-MALS)、CDスペクトル、および２次元NMR(1H-15N HSQC)の測定によってそれぞれ確認できた。今後、これらのデザイン蛋白質についても先の2ターゲット同様、NMR測定による立体構造決定を行う予定である。
平行してデザインプロセスの効率化・高速化を目指した新規手法の開発を実施した。デザイン手法の効率化・高速化手法の開発は当初の研究計画には無いが、当初の達成目標であった「３つの新規フォールドデザインの成功」を大きく超える７つのターゲットのデザインを課題期間内に達成するために不可欠である。初年度に実施した２ターゲットのデザイン過程における試行錯誤を通じて得られた知見から現状のデザイン手法の問題点を洗い出し、これらを補うことで計算機によるデザインのプロセスをほぼ自動化することに成功した。上記のとおりデザインプロセスの高速化が見込まれたため、暫定的に７つと設定していたターゲット数をさらに９つへと上方修正した。この際、これまでのデータベース解析内容をより詳細化した再解析を行い、デザインすべきターゲットを最終的に確定させた。
上記の自動デザイン手法を用いて、残る５ターゲット全ての計算機デザインを実施した。新たなシステムによってデザインされた蛋白質は、これまで成功したデザインと比べても質的に遜色ないものであることが計算機による事前評価によって確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
課題開始当初の目標を上方修正したことを受けて、全自動的なデザインシステムの開発に着手。本研究期間内において、開発計画、実装、テストを完了し、さらには実際のデザインにも適用して複数の蛋白質デザインを全自動的に成功させた。これにより、上方修正した目標のデザインについて、コンピュータ上で行う作業は全て完了することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
３年目前半はコンピュータによってデザインした蛋白質を実験的に検証するフェーズに注力するとともに、研究結果を論文へととりまとめる準備を進める。これまで行った計算機および実験のデータを成功例/失敗例を含めて整理し、蛋白質デザインに関する理解を深める。また、２年目に開発した自動デザインシステムに関しても方法論として高い重要性を持つと考えられるので、論文化を念頭にして整理する。
３年後半は残る全ての実験を完了させ、論文を執筆する。本研究成果は大きなインパクトを与えると予想されるので、国内外の研究会にて広く発表する。
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Research Products
(5 results)
