タンパク質のファミリー分布に注目したタンパク質ワールドの研究

• 研究課題/領域番号: 20370058
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 美宅 成樹 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10107542)
• 連携研究者: 横山 泰範 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (80402486)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 20,670千円 (直接経費: 15,900千円、間接経費: 4,770千円); 2010年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2009年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2008年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: 理論生物学 / バイオインフォマティクス / 膜タンパク質 / 電荷分布 / タンパク質予測 / シミュレーション / ファミリー / ゲノム比較 / ファースカーブ / 自己相関関数 / フォースカーブ / 突然変異 / 進化 / ジンクフィンガー / DNA結合タンパク質

研究概要

物理的なパラメータによる高精度タンパク質分類法を用いて、ゲノムからの全タンパク質の高精度分類を行い、タンパク質ワールドというコンセプトが進化のプロセスで実際に成立しているかどうかを検討した。真核生物のゲノムでは、膜貫通領域を含むエキソンが体系的にシャフリングを受けていることが分かった。また原核生物では、突然変異だけで一定割合の膜タンパク質を形成できることが分かった。現実の生物ゲノムはエキソンシャフリングや突然変異などのランダムプロセスの平衡状態にあることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] How are exons encoding transmembrane sequences distributed in the exon-intron structure of genes?. (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Sawada, S.Mitaku
  • 雑誌名: Genes to Cells 16(1) ページ: 151-121
  • 査読あり
• [雑誌論文] How are exons encoding transmembrane sequences distributed in the exon-intron structure of genes? (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Sawada, S.Mitaku
  • 雑誌名: Genesto Cells 巻: 16(1) ページ: 115-121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of lipid phase transition on molecular assembly and structural stability of bacteriorhodopsin reconstituted into phosphatidylcholine liposomes with different acyl-chain lengths (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Yokoyama, L.Negishi, T.Kitoh, M.Sonoyama, Y.Asami, S.Mitaku
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 114(47) ページ: 15706-15711
  • 査読あり
• [雑誌論文] SOSUImp1: high performance prediction system for single-spanning membrane proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Tsuji, F.Akazawa, R.Sawada, S.Mitaku
  • 雑誌名: Chem-Bio Informatics J. 10 ページ: 61-73
  • NAID: 130004138113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural changes in bacteriorhodopsin in purple membranes induced by irreversible photobleaching with heterogeneous and homogeneous stability (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Yokoyama, M.Sonoyama, S.Mitaku
  • 雑誌名: Photochem.Photobiol 147 ページ: 127-133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristic amino acid distribution around segments unique to allergens (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Asakawa, N.Sakiyama, R.Teshima, S.Mitaku
  • 雑誌名: J.Biochem. 147 ページ: 127-133
  • NAID: 10027873451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of lipid phase transition on molecular assembly and structural stability of bacteriorhodopsin reconstituted into phosphatidylcholine liposomes with different acyl-chain lengths (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Yokoyama, L.Negishi, T.Kitoh, M.Sonoyama, Y.Asami, S.Mitaku
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 114(47) ページ: 15706-15711
  • 査読あり
• [雑誌論文] SOSUImpl : high performance prediction system for single-spanning membrane proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Tsuji, F.Akazawa, R.Sawada, S.Mitaku
  • 雑誌名: Chem-Bio Informatics Journal 巻: 10 ページ: 61-73
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural changes in bacteriorhodopsin in purple membranes induced byirreversible photobleaching with heterogeneous and homogeneous stability (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Yokoyama, M.Sonoyama, S.Mitaku
  • 雑誌名: Photochemistry and Photobiology 巻: 86(2) ページ: 297-301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristic amino acid distribution around segments unique to allergens (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Asakawa, N.Sakiyama, R.Teshima, S.Mitaku
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 147 ページ: 127-133
  • NAID: 10027873451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of molecular assembly on photocycle of reconstituted bacteriorhodopsin : significant blue shift of the late M intermediate in the liquid crystalline phase (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Sonoyama, T.Kikukawa, Y.Yokoyama, M.Demura, N.Kamo, S.Mitaku
  • 雑誌名: Chem.Lett. 38 ページ: 1134-1135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of fragile points of coiled coils (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tanizawa, M.Taniguchi, G.D.Ghimire, S.Mitaku
  • 雑誌名: Chem-Bio Informatics J. 38 ページ: 12-29
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of fragile points of coiled coils (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tanizawa, M.Taniguchi, G.D.Ghimire, S.Mitaku
  • 雑誌名: Chem-Bio Informatics Journal 9 ページ: 12-29
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of molecular assembly on photocycle of reconstituted bacteriorhodopsin : significant blue shift of the late M intermediate in the liquid crystalline phase (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Sonoyama, T.Kikukawa, Y.Yokoyama, M.Demura, N.Kamo, S.Mitaku
  • 雑誌名: Chemistry Letters 38 ページ: 1134-1135
  • 査読あり
• [雑誌論文] SOSUI-GramN: high performance prediction for sub-cellular localization of proteins in Gram-negative bacteria (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Imai, N.Asakawa, T.Tsuji, F.Akazawa, A.Ino, M.Sonoyama, S.Mitaku
  • 雑誌名: Bioinformation 2(9) ページ: 417-421
  • 査読あり
• [雑誌論文] A high performance prediction system of coiled coil domains containing heptad breaks (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Tanizawa, G.D.Ghimire, S.Mitaku
  • 雑誌名: SOSUIcoil, Chem-Bio Informatics J. 8 ページ: 96-111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physicochemical properties of GPCR amino acid sequences for understanding GPCR-G-protein coupling (2008)
  • 著者名/発表者名: G.D.Ghimire, H.Tanizawa, M.Sonoyama, S.Mitaku
  • 雑誌名: Chem- Bio Informatics J. 8 ページ: 49-57
  • NAID: 130004138183
  • 査読あり
• [雑誌論文] SOSUI-GramN : high performance prediction for sub-eellular localization of proteins in Gram-negative bacteria (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Imai, N. Asakawa, T. Tsuji, F. Akazawa, A. Ino, M. Sonoyama, S. Mitaku
  • 雑誌名: Bioinformation 2(9) ページ: 417-421
  • 査読あり
• [雑誌論文] A high performance prediction system of coiled coil domains containing heptad breaks : SOSUIcoil (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Tanizawa, G. D. Ghimire, S. Mitaku
  • 雑誌名: Chem-Bio Informatics Journal 8 ページ: 96-111
  • NAID: 130004054128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physicoohemical properties of GPCR amino acid sequences for understanding GPCR-G-protein coupling (2008)
  • 著者名/発表者名: G. D. Ghimire, H. Tanizawa, M. Sonoyama, S. Mitaku
  • 雑誌名: Chem-Bio Informatics Journal 8 ページ: 49-57
  • 査読あり
• [学会発表] BMB2010 ワークショップ「膜タンパク質の構造・機能から見るオルガネラの進化-膜貫通分布領域からみたオルガネラの進化- (2010)
  • 著者名/発表者名: 美宅成樹
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド他国内学会24件
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] BMB2010ワークショップ「膜タンパク質の構造・機能から見るオルガネラの進化-膜貫通分布領域からみたオルガネラの進化- (2010)
  • 著者名/発表者名: 美宅成樹
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] 生命史40億年に起こった3大事件の犯人探し (2010)
  • 著者名/発表者名: 美宅成樹
  • 学会等名: 日本学術会議シンポジウム「生命多様性をめぐる科学と社会の対話」in南北海道
  • 発表場所: 北海道黒松内町環境学習センター
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Analysis of amyloidogenic sequences using AUF and hydrophobic indexes (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kushima, N.Sakiyama, N.Asakawa, S.Mitaku
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学・川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Analysis of bumps structure of purple membrane by atomic forcemicroscopy observation (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ozaki, Y.Yokoyama, S.Mitaku
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学・川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] AFM single-molecule force spectroscopy of bacteriorhodopsin in delipidatedpurple membrane (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Yamada, Y.Higashi, T.Yamada, S.Ozaki, Y.Yokoyama, S.Mitaku
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学・川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Effect of molecular assembly upon structure and structural stability of bacteriorhodopsin reconstituted into phospholipid liposomes (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kitoh, Y.Yokoyama, L.Negishi, M.Sonoyama, Y.Asami, S.Mitaku
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学・川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Conformational changes of single oyster myosin molecules in air and in solution : Atomic force microscopy and prediction of fragile points (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Taniguchi, S.Tateishi, Y.Yasawa, H.Tanizawa, T.Yamane, S.Mitaku
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学・川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Simulation of force-distance curve by chemical potential model for bacteriorhodopsin (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, S.Mitaku
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学・川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Comparative genomics using coiled coil prediction ststem : SOSUIcoil (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Hattori, H.Tanizawa, S.Mitaku
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学・川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Genome scale analysis of subcellular locarization of proteins in Gramnegative bacteria (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Sakuma, K.Imai, S.Mitaku
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学・川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Genome-wide analysis of the proteins with positive charge autocorrelation (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Ke, S.Mitaku
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学・川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] アシル鎖長の異なる3種類の脂質膜リボソームに再構成されたバクテリオロドプシンにおける分子集合状態ならびに構造安定性に対する脂質膜相転移の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鬼頭琢、横山泰範、根岸瑠美、麻見安雄、園山正史、美宅成樹
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] 生物史40億年に起こった3大事件の犯人探し (2010)
  • 著者名/発表者名: 美宅成樹
  • 学会等名: 日本学術会議公開シンポジウム「生物多様性をめぐる科学と社会の対話」
  • 発表場所: 豊岡市民プラザ
  • 年月日: 2010-05-22
• [学会発表] 生体膜関連シンポジウム「膜タンパク質-その物理と進化」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 美宅成樹、澤田隆介、辻敏行、横山泰範
  • 学会等名: 日本膜学会第32回年会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所臨海副都心センター東京都江車区
  • 年月日: 2010-05-14
• [学会発表] Computational analysis of genome sequences by coarse graining of physical properties (2010)
  • 著者名/発表者名: 美宅成樹
  • 学会等名: International Symposium on Fifty Years of Biophysics Research at Nagoya University
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2010-03-13
• [学会発表] 遺伝子の側面から生物の世界全体を見る (2009)
  • 著者名/発表者名: 美宅成樹
  • 学会等名: サイエンスアゴラ2009 シンポジウム「統合生物学」―生物をまとめて調べると見えてくる世界―
  • 発表場所: 国際研究交流大学村メディアホール (東京国際交流館)
  • 年月日: 2009-11-02
• [学会発表] Effect of protein-lipid interaction of irreversible photobleaching of bacteriorhodopsin in purple membrane (2009)
  • 著者名/発表者名: 成重太助, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Photobleaching of bacteriorhodopsin reconstituted in DMPC and DPPC bilayer (2009)
  • 著者名/発表者名: 鬼頭琢, 根岸瑠美, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Identification of cytoplasmic and extracellular side of bacteriorhodopsin for force spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: 東陽介, 尾崎聡, 渡邉直哉, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Development of the prediction method of membrane protein topology (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Tsuji, S.Mitaku
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Circular dichroism measurement of bacteriorhodopsin reconstituted in DMPC and DPPC bilayer in visible region (2009)
  • 著者名/発表者名: 根岸瑠美, 鬼頭琢, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島
  • 年月日: 2009-10-31
• [学会発表] Analysis of DNA binding proteins with charge periodicity from human genome (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Ke, N.Sakiyama, S.Mitaku
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島
  • 年月日: 2009-10-31
• [学会発表] Simulation of force-distance curve of bacteriorhodopsin (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, S.Mitaku
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] バクテリオロドプシンのアルカリ化に伴う二次元結晶構造の崩壊過程 (2009)
  • 著者名/発表者名: 東陽介, 尾崎聡, 渡邉直哉, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本全日空ホテルニュースカイ
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] アミノ酸配列における正の電荷相関を持つタンパク質の機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柯閏聡, 美宅成樹
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本全日空ホテルニュースカイ
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] N末端シグナル配列に基づくタンパク質の高精度細胞内局在予測システムの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 崎山則征, 美宅成樹
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本全日空ホテルニュースカイ
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] 紫膜バクテリオロドプシンの光退色現象におけるタンパク質―脂質間相互作用の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 成重太助, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本全日空ホテルニュースカイ
  • 年月日: 2009-05-21
• [学会発表] 脂質二層膜に再構成されたバクテリオロドプシンの脂質相転移への影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鬼頭琢, 根岸瑠美, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本全日空ホテルニュースカイ
  • 年月日: 2009-05-21
• [学会発表] Accurate Classification of Amino Acid Sequences by Physical Parameters Reveals the Conservation of Protein Groups in Evolution (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Mitaku
  • 学会等名: ATI International Forum 2009 "Protein Structure Determination and Utilization"
  • 発表場所: Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC), Tokai-mura
  • 年月日: 2009-05-09
• [学会発表] Numbers of membrane proteins coded in 248 prokaryote genomes (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Sawada, R.Ke, T.Tsuji, M.Sonoyama, S.Mitaku
  • 学会等名: 53th Annual meeting of Biophysical Society,Boston Convention and Exhibition Center, USA
  • 発表場所: 他国際会議11件
  • 年月日: 2009-02-28
• [学会発表] Numbers of membrane proteins coded in 248 prokaryote genomes (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Sawada, R. Ke, T. Tsuji, M. Sonoyama, S. Mi taku
  • 学会等名: 53^<th> Annual meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: Boston Convention and Exhibition Center, USA
• [学会発表] シンポジウム「理論解析と実験から見出される生物物理学」、「各生物体を特徴付けるゲノムからの全アミノ酸配列の物理的情報解析」 (2008)
  • 著者名/発表者名: 美宅成樹
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場、福岡県
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] Effect of molecular assembly oh photointermediates of bRreconstituted into dimyristoylphosphatidylcholine vesicles (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Sonoyama, T. Kikukawa, Y. Yokoyama, M. Demura, N. Kamo, S. Mitaku
  • 学会等名: 13^<th> International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Casa Convalescencia, Barcelona, Spain
• [学会発表] Structural changes of bacteriorhodopsin in purple membrane induced by irreversible photobleaching (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokoyama, M. Sonoyama, S. Mitaku
  • 学会等名: 13^<th> International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Casa Convalescencia, Barcelona, Spain
• [学会発表] Multiple states in photobleaching of reconstituted bacteriorhodopsin (2008)
  • 著者名/発表者名: L. Negishi, S. Mitaku
  • 学会等名: 13^<th> International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Casa Convalescencia, Barcelona, Spain
• [学会発表] Analysis of human proteins with a charge periodicity of 28 residues in amino acid sequences (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Ke, N. Sakiyama, M. Sonoyama, S. Mitaku
  • 学会等名: The joint 2^<nd> Pacific Rim International Conference on Protein Science and 4^<th> Asian-Oceania Human Proteome Organization
  • 発表場所: Cairns Convention Centre, Australia
• [学会発表] Prediction of nuclear proteins with a charge periodicity of 28 residues in eukaryote genomes (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Sakiyama, R. Ke, M. Sonoyama, S. Mitaku
  • 学会等名: The joint 2^<nd> Pacific Rim International Conference on Protein Science and 4^<th> Asian-Oceania Human Proteome Organization
  • 発表場所: Cairns Convention Centre, Australia
• [学会発表] Development of a high performance prediction method for single spanning membrane proteins (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuj I, S, Mitaku
  • 学会等名: The joint 2^<nd> Pacific Rim International Conference on Protein Science and 4^<th> Asian-Oceania Human Proteome Organization
  • 発表場所: Cairns Convention Centre, Australia
• [図書] 世界に通じる科学英語論文の書き方 執筆・投稿・査読・発表 (2010)
  • 著者名/発表者名: R.A.ガイル・B.ガステル著美宅成樹訳
  • 総ページ数: 322
  • 出版者: 丸善株式会社
• [図書] 世界に通じる科学英語論文の書き方 執筆・投稿・査読・発表 (2010)
  • 著者名/発表者名: R.A.ガイル・B.ガステル 著, 美宅成樹 訳
  • 総ページ数: 322
  • 出版者: 丸善株式会社
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://bp.nuap.nagoya-u.ac.jp/sosui/sosuigramn/sosuigramn_submit.html
• [備考]
  • URL: http://bp.nuap.nagoya-u.ac.jp/sosui/sosuigramn/sosuigramn_submit.html