内在性膜タンパク質の立体構造予測

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61460248
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 美宅 成樹 東京農工大学, 工学部, 助教授 (10107542)
• Keywords: 生体膜 / 膜タンパク質 / タンパク質立体構造 / 立体構造予測 / 変性 / 疎水性相互作用 / 水素結合

Research Abstract

膜タンパク質は多くの重要な生体機能を担っている。したがって、膜タンパク質の立体構造の形成機構が明らかになれば、生体機能の改善にもつながる大きな応用が開けるはずである。そこで本研究では、豊富な一次構造についてのデータベースを用いて膜タンパク質の立体構造を予測するためのアルゴリズムについて考察し、さらにそれを補強するための実験を行うことを目的としている。膜タンパク質構造を実験的に決定することが極端に困難な現状では、本研究は膜タンパク質構造に関する一つの有力な手段となる。
一般に膜タンパク質(内在性膜タンパク質)の構造は、周囲の環境から強く制限を受けているため、すべて膜を横切る数本のヘリックスの束を基本とした構造となっている。しかもヘリックスを膜中に安定化させている力は疎水性相互作用であるということがわかっており、一次構造も非常に単純な特徴を備えているのである。これまでに行った実験をまとめると、第一にバクテリオロドプシンという典型的な膜タンパク質を用いて変性実験を行い、三次構造を作る結合が主として水素結合であるということがわかった。第二に種々の膜タンパク質の一次構造を解析した結果、ヘリックス間には水素結合ができていると考えざるを得ないことがわかった。つまり、三次構造はヘリックス間の水素結合でできており、立体構造予測には最適な水素結合ネットワークを構築すれば良いという方針が明かとなった。本年度はまとめの年であるので、おもに論文のまとめに力を注いだ。実験としてはヘリックスセグメント以外の部分の寄与を評価したところ、ヘリックス以外の部分も無視はできないが、これまでの結論を偏向させるほど大きな寄与はないということがわかった。

Research Products

• [Publications] N.Yanagihara;M.Suwa;S.Mitaku: Biophys.Chem.
• [Publications] S.Mitaku;K.Ikuta;H.Itoh;et.al.: Biophys.Chem.30. 69-79 (1988)
• [Publications] 美宅成樹: 生物物理学会誌. 28. 317-322 (1988)
• [Publications] 美宅成樹: 生化学. 60. 1267-1271 (1988)
• [Publications] S.Mitaku;T.Sakka;T.Hotta: Japan.J.Appl.Phys.27-1. 44-46 (1988)
• [Publications] 美宅成樹: 化学と生物. 25. 820-823 (1987)
• [Publications] 美宅成樹: "生体膜複合体と合成膜の機能デザイン 第5章 膜結合生タンパク質の高次構造予測と機能デザイン" 学会出版センター, 1987
• [Publications] 美宅成樹、幾田一哉、柳原憲那、諏訪牧子: "蛋白質核酸酵素増刊号「視覚の分子メカニズム」「膜タンパク質における立体構造の予測法」" 共立出版,