構造と機能の両立を目指した新規ヘム結合蛋白質の計算設計と実験的検証

• 研究課題/領域番号: 18K14660
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分43040:生物物理学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 森脇 由隆 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (70751303)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 蛋白質科学 / 計算科学 / 人工タンパク質 / タンパク質デザイン / ヘムタンパク質 / タンパク質科学 / 機械学習

研究成果の概要

当研究は計算科学を用いて蛋白質の構造と機能を創出するためのデザイン理論の探索と実証を目指すものである。その実践の例として、特に「ヘム輸送機能を持つ蛋白質のデザイン」を達成することを目標とした。統計解析によってヘム結合に必要なヘム結合部位周辺の蛋白質立体構造情報を取得し、それらを構造パーツとして同定した後、Topobuilderと呼ばれる蛋白質構造ビルドソフトウェアを用いて機能モチーフを安定な新規蛋白質構造ドメインの創出に取り組んだ。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ほとんどすべての生物は蛋白質を利用し自身の生命活動を維持している。その蛋白質の機能はそれぞれ固有の立体構造に起因している事が多いため、人工的に指定した蛋白質の構造をとるようなアミノ酸配列を合理的に設定できるようになることは、創薬を含むあらゆる生命活動を人工的に制御できるようになることが予想される。