2015 Fiscal Year Research-status Report
アミノ酸配列相同性が著しく高いにも拘らず立体構造の異なるタンパク質の構造構築原理
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26330335
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
菊地 武司 立命館大学, 生命科学部, 教授 (90195206)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 配列相同タンパク質 / フォールディング機構 / 配列解析 / 平均距離統計 / Goモデル / 分子動力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度においても平成26年度に引き続き、ヒト血清アルブミン結合GAドメインである2FSL（GAタンパク質、3alpha束構造）と連鎖球菌細胞表面タンパク質G由来のIgG結合GBドメイン1PGA（GBタンパク質、4beta + alpha構造）から作られた人工タンパク質のアミノ酸配列のうち、配列相同性が極めて高いにも拘わらず立体構造が異なるタンパク質に対し、アミノ酸平均距離統計解析に基づいて、アミノ酸配列上のフォールディング部位の情報抽出を行った。この手法をF値解析法と呼ぶ。このF値解析により得られた情報と昨年度にすでに得られている保存疎水残基の情報を組み合わせ、構造形成に重要な残基の特定を試みた。当該年度はGoモデルシミュレーションを本格的に行い、フォールディング遷移状態の残基間コンタクトが、F値ピーク近傍保存疎水残基により形成されることを確認した。さらに対象タンパク質を比較的相同性の低いタンパク質に広げた。すなわち配列相同性が30％、77％、88％、95％ありながら立体構造が異なるGA・GBタンパク質を取り上げ、平成26年度に行った考察がそのまま適用されるかどうか検討した。88％相同性があり立体構造の異なるものはPDBコードで示せば、２JWS(GA88)と2JWU(GB88)、95％相同性があるものはそれぞれ、２KDL(GA95)と2KDM(GB95)である。30％および77％相同性をもつものはまだProtein Data Bankに登録されていないので、詳細な立体構造的検証はできないが解析対象とした。その結果、フォールディングに重要と思われる残基はGA98、GB98の場合と同様の結果が得られた。すなわちいずれの場合も３D構造を決める残基は類似していることがわかる。Goモデルシミュレーションでも同様の結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度においては研究の目的は、前年度の研究結果を踏まえGoモデルシミュレーションを本格的に進めることであった。前年度の結果というものは、F値解析により、ランダム状態でのコンタクト頻度の高い残基、つまり変性状態において他の残基との相互作用の大きい残基が特定されるが、その近傍の保存疎水残基が3α束構造か4β＋α構造をとるかを決定する可能性があると予測したことである。平成27年度においては、その予測結果をGoモデルによる再現を試みた。Goモデルによる結果は、予測結果を支持していることが示された。さらに比較的相同性の低いタンパク質、すなわち配列相同性が30％、77％、88％、95％ありながら立体構造が異なるGA・GBタンパク質に対象を広げ、構造形成に重要な産機を特定し、構造形成メカニズムが類似していることが推定された。このことは、当初計画通り研究が進んでいることを意味しており、研究が順調に推移していることを示している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は本研究の最終年度にあたり、これまでの研究成果を踏まえアミノ酸配列相同性が極めて高いにも拘わらず、異なる立体構造を如何にして形成するかに関する研究に入る。まずGoモデルシミュレーションをいくつかの例に対して広汎に行い、フォールディングプロセスについて、これまでの仮説が成り立っているか確認する。その検証に基づいて、さらに分子動力学シミュレーションを行う。その際、通常のポテンシャル、およびこれまでの研究で、異なる構造を形成すると思われる残基対にポテンシャルをかけ、シミュレーション結果にどのような影響を及ぼすか検討する。そのようなポテンシャルにより形成する構造が大きく異なる傾向が見られれば、異なる立体構造形成機構の解明に向け大きく前進することになる。もしそのような追加ポテンシャルが決定的であることが示されれば、構造形成機構が解明されたと考えてよいであろうと考えられる。
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| Causes of Carryover |
予算執行計画と実施状況において、価格の当初見積もりと実際価格との間に差があったことにより次年度使用額が生じた。それは見積もり価格が評価しづらい、ハードディスクなどの消耗品の価格の当初見積もり額と実際の支払価格に生じたわずかな違いが積み重なり生じたものである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は研究期間の最終年度にあたるため、論文投稿料などの研究成果発表に費やす予定である。
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