レクチン・複合糖鎖結合予測のための統計的方法論の開発

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24810010
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 広瀬 修 金沢大学, 電子情報学系, 助教 (30549671)
• Project Period (FY): 2012-08-31 – 2014-03-31
• Keywords: 複合糖鎖 / レクチン / 結合予測

Research Abstract

糖鎖は単糖類が多数重合した物質であるが，そのなかでも複合糖鎖と呼ばれる糖鎖は細胞表面などに存在する糖タンパク質に結合し，発生・分化・免疫・癌化・感染といった生体内のあらゆる局面で非常に重要な役割を果たす．質量分析法や液体クロマトグラフィー法などのような糖鎖に対する構造解析法の近年の急激な進展によって，複合糖鎖や，糖鎖認識タンパク質であるレクチンに関する情報が急速に蓄積されつつあり，糖鎖生物学の飛躍的な進展が期待される．本研究において，糖鎖とレクチン結合予測を高精度で行うための基盤技術を開発し，レクチン・複合糖鎖結合の新規発見を目指している．
該当年度に，最終目標である糖鎖・レクチン結合予測の準備段階として，アミノ酸配列情報から対象とするタンパク質がレクチンか否かを予測する研究に着手した．存在が報告されているタンパク質の中に，未知のレクチンが含まれている可能性があるためである．関連研究では，サポートベクターマシンによりレクチンを判別する手法が報告されている．しかしながら，サポートベクターマシンは，結果の解釈可能性という点で十分ではない．そこで，該当年度に，局所フィッシャー判別分析という判別手法を応用して，レクチンの判別を高精度で行いつつ，レクチンであることに，どのようなアミノ酸配列が寄与しているかを特定する方法論の開発を目指した．結果として，SVMとほぼ同等の判別性能を保持し，同時にレクチンを特徴づけるアミノ酸配列の候補を複数特定することができた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

該当年度に，アミノ酸配列からレクチンの判別を行う手法の開発を目指し，
先行研究とほぼ同等の性能を維持しつつ，高い解釈可能性を持つ手法を
開発することができた．次年度では本丸のレクチン・複合糖鎖予測の研究に
着手する予定である．

Strategy for Future Research Activity

今後，本研究課題の本丸である，混合分布に基づいたレクチン・複合糖鎖結合の高精度予測手法の開発を目指す．開発手法の基礎を混合分布とすることで，レクチンや複合糖鎖がどのサブファミリーに属すのかをサブファミリー情報未知の場合は潜在的に，既知の場合は明示的に考慮する．そのため，サポートベクターマシンの2 値予測手法に比べ予測精度の向上と，予測にどのような機能・構造上の分類が重要なのかといった結果の解釈可能性の向上が期待できる．2013年度は十分な精度を達成した上で，得られた予測結果をデータベースで，また，開発した予測手法をウェブアプリケーションにて公開することを目指す．