タンパク質立体構造に基づく分子機能部位の網羅的解析と細胞機能の理解への展開
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22K12240
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
西 羽美 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (40745121)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | タンパク質立体構造 / タンパク質の機能 / 生物学的パスウェイ / 系統解析 / AlphaFold |
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| Outline of Research at the Start |
タンパク質がその分子機能および細胞機能を発揮するには、機能部位の立体構造上の位置とその相対配置が重要となる。本研究はAlphaFoldDBの構造網羅性を最大限に活用し、これまで不可能であった全タンパク質の分子機能部位の立体構造解析を行うとともに、分子機能部位の相対配置がタンパク質の細胞機能にどのように関連付けられるかを、生物学パスウェイデータを活用することで明らかにする。さらに、構造アラインメントによる系統解析を実施することで、タンパク質の進化における分子機能・細胞機能の獲得過程を立体構造の側面から解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質の分子機能および細胞機能を考える際には、機能部位の立体構造上の位置とその相対配置が重要だと考えられる。2021年にAlphaFold2による予測構造データベースAlphaFold Structural Databaseが公開されたことで、タンパク質の分子構造を網羅的に解析することが可能となった。そこで本研究はこうした予測DBの構造網羅性を活用し、これまで不可能であった全タンパク質の分子機能部位の相対配置とタンパク質の細胞機能との関連性、および進化の過程での機能獲得プロセスについて、立体構造の側面から解明することを目指している。
本年度は研究計画に基づき、昨年度に引き続いて機能部位の部分構造データの取得をおこなうとともに、細胞機能の情報の取得としてReactomeから情報の解析を行い、情報の統合を進めた。Uniprotデータベースのうち、機能部位の情報が確実に付与されていると期待されるSwissProt部分の57万件に対して機能部位アノテーションを持つものを抜き出した結果、36.6万件を得た。ただし、このうち約10万件は機能部位が1つのみであった。得られたタンパク質群に対しAlphaFold DBから機能部位に対応する部分構造を取り出すとともに、Reactomeで各タンパク質エントリに対しパスウェイ情報を付加したところ、少なくとも一つ以上パスウェイ情報を持つエントリとして3万件強を得ることが出来た。ここから、各機能部位とパスウェイの対応付けを行うとともに、生物種間の比較に向けた整理を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2年次までに細胞機能への対応を完了する予定であったが、部分構造の処理に時間を要し、まだ完了できていないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度完了予定であった、機能に対応する部分構造の関係性検証と細胞機能への展開を完了させ、系統解析を実施するとともにデータベースの構築を進める。また、2024年5月にAlphaFold3が公開されたため、この出力についても適宜活用する。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
