2010 Fiscal Year Annual Research Report
タンパク質疎水性表面に関する水和構造予測アルゴリズムの開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular Science for Supra Functional Systems ? Development of Advanced Methods for Exploring Elementary Process |
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22018027
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
中迫 雅由 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30227764)
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| Keywords | 蛋白質水和構造 / X線結晶構造解析 / 疎水表面 / 疎水水和 / データベース解析 / Protein Data Bank / 水和分布関数 / 水和構造予測 |
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| Research Abstract |
タンパク質の極性原子で構成された親水性表面に関するデータベース解析を通じて、極性原子集団周辺での経験的水和水分布関数を得るとともに、その関数を用いて、タンパク質表面の水和構造予測アルゴリズムを考案してきた。しかし、タンパク質表面に露出した疎水性原子団については依然手付かずの状態にあり、本課題では、水和構造予測を全タンパク質表面に拡張するため、疎水水和の系統的なデータベース解析を実施し、その結果を水和構造予測も含めることによって、経験的な方法による簡便なタンパク質の水和構造予測法確立を目指している。
疎水性原子団の水和形態の分類と経験的水和分布関数
タンパク質を構成する疎水性アミノ酸のみならず、親水性アミノ酸の側鎖も少なからず疎水性原子団を含んでいる。まず疎水性原子団の内、芳香環(フェニルアラニン、タイロシン、トリプトファン、ヒスチジン)の周辺と面上部について、そのπ電子面に垂直な方向への水和に関する経験的な水和水分布関数を作成し、その特徴づけを行った。
水和形態に応じた疎水性水和分布の予測
炭化水素鎖の周辺の水和形態は、おそらくそれらを取り囲む極性原子団とその水和水の空間分布によると予想される。これまでの親水性水和における水和水の正四面体型水素結合形態を利用した水和確率分布と最も確からしい水和サイト予測法を開発した。具体的には、疎水性原子団周辺で2つの極性原子と水素結合する水分子を見つけた場合、4つの水素結合を有する水分子は、水素結合ネットワークを拡張する形で水和構造予測するというアルゴリズムを実装した、結晶構造解析で得られる疎水領域水和水分布と予測結果を比較した。また、予測結果を照合するために、特徴的な疎水表面を持つシタロン脱水酵素の高分解能X線結晶構造解析を実施し、参照データとした。
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