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タンパク質の構造設計の計算方法の研究開発および実験検証

研究課題

研究課題/領域番号 18H02395
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分43020:構造生物化学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

ZHANG KAM  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (60558906)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワード計算タンパク質設計 / Protein design / Computation / Evolutionary algorithm / Protein folding / Repeat proteins / Fragment assembly / Protein Design / EDA method
研究成果の概要

私たちは、バックボーンの柔軟性を備えた計算タンパク質設計法を開発しました。これは、既知のタンパク質構造のローカル構造環境をエネルギーとともに利用して配列設計をガイドするものです。 これは、非連続接触アミノ酸残基モチーフのカスタマイズされたライブラリに基づいています。 この新しい方法を、RNA ポリメラーゼの 4 回対称の 8 ブレード ベータ プロペラと 2 回対称のダブル psi ベータ バレル コアの設計に適用しました。 これらの設計は、実験的に決定された構造がコンピュータによる設計モデルと厳密に一致することが X 線結晶構造解析によって検証されています。

研究成果の学術的意義や社会的意義

私たちが開発した柔軟なバックボーン タンパク質設計法は、現在の最先端のタンパク質設計の可能性を拡張しました。 それは、新しいバイオ センサー、治療法、および診断法の開発に大きな可能性を示しています。 RNA ポリメラーゼの 2 重対称ダブル psi ベータ バレル コアの成功した設計は、現代の複雑なタンパク質は、祖先のより単純なタンパク質からの遺伝子重複、融合、および多様化イベントから進化した可能性があるという考えを支持しています。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件)

  • [雑誌論文] Lean-Docking: Exploiting Ligands’ Predicted Docking Scores to Accelerate Molecular Docking2021

    • 著者名/発表者名
      Berenger Francois、Kumar Ashutosh、Zhang Kam Y. J.、Yamanishi Yoshihiro
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Information and Modeling

      巻: 61 号: 5 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1021/acs.jcim.0c01452

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A protein sequence fitness function for identifying natural and nonnatural proteins2020

    • 著者名/発表者名
      Kaushik Rahul、Zhang Kam Y. J.
    • 雑誌名

      Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics

      巻: 88 号: 10 ページ: 1271-1284

    • DOI

      10.1002/prot.25900

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A structural homology approach for computational protein design with flexible backbone2019

    • 著者名/発表者名
      Simoncini David、Zhang Kam Y J、Schiex Thomas、Barbe Sophie
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 35 号: 14 ページ: 2418-2426

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/bty975

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Computational design of symmetrical eight-bladed β-propeller proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Noguchi Hiroki、Addy Christine、Simoncini David、Wouters Staf、Mylemans Bram、Van Meervelt Luc、Schiex Thomas、Zhang Kam Y. J.、Tame Jeremy R. H.、Voet Arnout R. D.
    • 雑誌名

      IUCrJ

      巻: 6 号: 1 ページ: 46-55

    • DOI

      10.1107/s205225251801480x

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fragger: a protein fragment picker for structural queries2018

    • 著者名/発表者名
      Berenger Francois、Simoncini David、Voet Arnout、Shrestha Rojan、Zhang Kam Y.J.
    • 雑誌名

      F1000Research

      巻: 6 ページ: 1722-1722

    • DOI

      10.12688/f1000research.12486.1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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