New insights into protein folding based on bioinformatics analysis of cell-free protein synthesis

• 研究課題/領域番号: 25440023
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: TOKMAKOV A・A 神戸大学, 遺伝子実験センター, 研究員 (20301278)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: protein folding / cell-free synthesis / bioinformatics / intrinsic disorder

研究成果の概要

本研究では無細胞タンパク質合成のバイオインフォマティクス手法を開発した。この手法は無細胞系を用いた実験科学的なタンパク質発現データと計算機上で予想されるポリペプチドの諸性質との比較検証データを解析する基盤を提供する。発現レベル低下と可溶性発現度の上昇がタンパク質の構造不全を起こすことが明らかとなった。この傾向は構造不全領域に特異的な諸状態（疎水性の低下、表面アクセシビリティの上昇、ユビキチン化モチーフやPEST配列の露出などが関係することも明らかとなった。また、リン酸化、グリコシル化、アセチル化が構造全領域で高頻度に見られること、逆にメチル化は低頻度であることも明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Content of intrinsic disorder influences the outcome of cell-free protein synthesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tokmakov AA, Kurotani A, Ikeda M, Terazawa Y, Shirouzu M, Stefanov V, Sakurai T, Yokoyama S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: v. 5 号: 1 ページ: 14079-14079
  • DOI: 10.1038/srep14079
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Organization of the multiaminoacyl-tRNA synthetase complex and the cotranslational protein folding (2015)
  • 著者名/発表者名: Berezovsky IN, Zheng Z, Kurotani A, Tokmakov AA, Kurochkin IV.
  • 雑誌名: Protein Science 巻: 24 号: 9 ページ: 1475-1485
  • DOI: 10.1002/pro.2735
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of multiple physicochemical and structural properties associated with soluble expression of eukaryotic proteins in cell-free bacterial extracts (2014)
  • 著者名/発表者名: Tokmakov AA
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: v. 5 ページ: 295-295
  • DOI: 10.3389/fmicb.2014.00295
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Calcium signaling and meiotic exit at fertilization in Xenopus egg (2014)
  • 著者名/発表者名: Tokmakov AA, Stefanov VE, Iwasaki T, Sato K, Fukami Y.
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences (IJMS) 巻: v. 15 (10) 号: 10 ページ: 18659-18676
  • DOI: 10.3390/ijms151018659
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bioinformatics analysis and optimization of cell-free protein synthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: 2. Tokmakov AA, Kurotani A, Shirouzu M, Fukami Y, Yokoyama S.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: v. 1118 ページ: 17-33
  • DOI: 10.1007/978-1-62703-782-2_2
  • ISBN: 9781627037815, 9781627037822
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlations between protein disorder and post-translational modifications in plants (2014)
  • 著者名/発表者名: 3. Kurotani A, Tokmakov AA, Kuroda Y, Fukami Y, Shinozaki K, Sakurai T.
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: v. 30 号: 8 ページ: 1095-1103
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/btt762
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monitoring gene expression in a single Xenopus oocyte using multiple cytoplasmic collections and quantitative RT-PCR (2014)
  • 著者名/発表者名: 1. Tokmakov AA, Hashimoto T, Hasegawa Y, Iguchi S, Iwasaki T, Fukami Y.
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: v. 281 号: 1 ページ: 104-114
  • DOI: 10.1111/febs.12576
  • 査読あり
• [学会発表] Apoptosis in Xenopus oocytes and eggs (2015)
  • 著者名/発表者名: Alexander Tokmakov, Sho Iguchi, Liang Zhu, Tetsushi Iwasaki, Shinji Kamada
  • 学会等名: 86th Annual Meeting of Zoological Society of Japan
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター朱鷺メッセ ,新潟市、新潟県
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Bioinformatics approach to identify physicochemical and structural properties accociated with successful cell-free protein synthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Alexander Tokmakov
  • 学会等名: 17th International Conference on Bioinformatics and Biotechnology
  • 発表場所: Marrakech, Morokko
  • 年月日: 2015-04-08
• [学会発表] The presence of multiple sites of ubiquitination and SUMOylation is associated with increased cell-free production of soluble protein (2014)
  • 著者名/発表者名: Alexander Tokmakov, Atsushi Kurotani, Mikako Shirouzu, Yasuo Fukami, Shigeyuki Yokoyama
  • 学会等名: Ubiquitin and UBLs: At the crossroads from chromatin to protein EMBO Conference
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2014-10-19 – 2014-10-24
• [学会発表] Apoptotic degradation of mature ovulated eggs: Why eggs die by apoptosis in biological species with external fertilization. (2014)
  • 著者名/発表者名: Alexander A. Tokmakov, Sho Iguchi, Tetsushi Iwasaki, Yasuo Fukami
  • 学会等名: The 85th Annual Meeting of the Zoological Society of Japan
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Bioinformatics analysis of cell-free protein synthesis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Alexander Tokmakov
  • 学会等名: ICPAC 2014 International Conference on Pure and Applied Chemistry
  • 発表場所: Flic en Flac, Mauritius
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-27
• [学会発表] Physiological relevance of frog egg apoptosis (2014)
  • 著者名/発表者名: Alexander A. Tokmakov, Sho Iguchi, Tetsushi Iwasaki, Yasuo Fukami
  • 学会等名: The 47th Annual Meeting of Japanese Society of Developmental Biologists
  • 発表場所: Winc Aichi, Nagoya, Japan
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [学会発表] mRNA degradation in apoptotic Xenopus eggs (2013)
  • 著者名/発表者名: 1. Alexander A. Tokmakov, Takanori Hashimoto, Yushi Hasegawa, Sho Iguchi, Tetsushi Iwasaki and Yasuo Fukami
  • 学会等名: Cold Spring Harbor symposium on Eukaryotic mRNA processing
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, New York, USA
• [学会発表] Gene expression profiling in single Xenopus oocytes and eggs (2013)
  • 著者名/発表者名: 2. Alexander A. Tokmakov, Takanori Hashimoto, Yushi Hasegawa, Sho Iguchi, Tetsushi Iwasaki and Yasuo Fukami
  • 学会等名: ISPROF 2013, 1st International Symposium on Profiling
  • 発表場所: Costa da Caparica, Lisbon, Portugal
• [学会発表] Gene expression profiling in living Xenopus oocytes (2013)
  • 著者名/発表者名: 3. Alexander Tokmakov, Takanori Hashimoto, Sho Iguchi, Tetsushi Iwasaki, Yasuo Fukami
  • 学会等名: 86th Annual Meeting of JBS
  • 発表場所: Yokohama, Japan