タンパク質立体構造の比較・予測・デザイン

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07280101
• 研究種目: 重点領域研究
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 野口 俊之 名古屋大学, 理学部, 助教授 (90172775)
• 研究分担者: 熊谷 泉 東北大学, 工学部, 教授 (10161689) ; 梅山 秀明 北里大学, 薬学部, 教授 (20050619) ; 諏訪 牧子 東京農工大学, 工学部, 教務職員 (30242241) ; 輪湖 博 早稲田大学, 社会科学部, 教授 (60158607) ; 郷 信広 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50011549)
• キーワード: 蛋白質 / 立体構造 / 構造分類 / 構造予測 / モデリング / タンパク質デザイン / 相同蛋白質 / 膜蛋白質

研究概要

1.「比較・予測」
タンパク質のアミノ酸配列・立体構造のデータベースにアクセスし、1)アミノ酸配列・立体構造を比較する事により合理的な分類法を確立し、2)その知見に基づき立体構造予測法を開発する。このことを目的とし、以下の研究を行った。相同蛋白質の立体構造を比較し、アミノ酸残基の欠失/挿入位置と頻度との相関関係を見いだしそれに基づくアラインメント法を開発し、膜貫通型チロシンフォスファターゼに適用し予測された構造から生物学的知見を得た。(野口) 蛋白質2次構造要素の空間的配置の比較法を開発し、グルタチオン合成酵素等と類似な部分構造を検索し、検出された部分構造の機能的意義について議論した。(郷) 相同蛋白質の立体構造の動的な性質に着目した分類法をファージ434Croとリプレッサーに試みた結果、立体構造の微妙な違いが動的構造に大きく反映されることを見いだした。(輪湖) 膜蛋白質の立体構造をヘリックス間の極性相互作用に着目して予測する方法を開発し、ロドプシンの構造を予測した。膜蛋白質の一次配列のデータベースの作成を開始した。(諏訪) 環境情報を付加した側鎖構造のライブラリーを作成し、血液凝固系第VIIa因子のホモロジーモデリングを行い、その阻害因子との親和性について価値ある知見を得た。(梅山)
2.「デザイン」
タンパク質立体構造の構築原理を、新しいタンパク質をデザインし、実際にそのタンパク質を作ることによって、合成的に検証する。この目的のために、遺伝子工学による変異リゾチームや抗体の作成を行い、「安定性・ダイナミックス・折れたたみ機構」班と共同して構造安定性の解析を行った。(熊谷) また、ヘモグロビンαサブユニットとミオグロビンのモジュール置換によるキメラ体の作成に成功し、それがβサブユニットと2量体を形成することを確認した。(森島)

研究成果

• [文献書誌] Noguti,T.: "Insect prothoracicotropic hormone : A new member of the vertebrate growth factor superfamily" FEBS Lett.376. 251-256 (1995)
• [文献書誌] Mizuguchi,K.: "Comparison of Spatial Arrangements of Secondary Structural Elements in Proteins" Protein Engineering. 8. 353-362 (1995)
• [文献書誌] Mizuguchi,K.: "Seeking Significance in Three-Dimensional Protein Structure Comparison" Current Opinion in Structural Biology. 5. 377-382 (1995)
• [文献書誌] Wako,H.: "FEDER/2 : program for static and dynamic conformational energy analysis of macro-molecules in dihedral angle space" Comp.Phys.Comm.91. 233-251 (1995)
• [文献書誌] Suwa,M.: "A Continuum Theory for the Prediction of Lateral and Rotational Positioning of α-Helices in Membrane Proteins : Bacteriorhodopsin" Proteins : Struct Funct.and Gene. 22. 363-377 (1995)
• [文献書誌] Yoneda,S.: "Molecular Dynamics Simulation of a Rhinovirus Capsid under Rotational Symmetry Boundary Conditions" Journal of Computational Chemistry. 17. 191-203 (1996)
• [文献書誌] Maenaka,K.: "Dissection of protein-carbohydrate interactions in mutant hen egg-white lysozyme complexes and their hydropytic activity" J.Mol.Biol.247. 281-293 (1995)
• [文献書誌] Tsumoto,K.: "Role of Tyr Residues in the Contact Region of Anti-Iysozyme Monoclonal Antibody HyHEL10 for Antigen Binding" J.Biol.Chem.270. 18551-18557 (1995)