アミノ酸配列のマルチプル・アラインメントからのモチーフの抽出と立体構造との対応

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07280228
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 五條堀 孝 国立遺伝学研究所, 生命情報研究センター, 教授 (50162136)
• 研究分担者: 池尾 一穂 国立遺伝学研究所, 生命情報研究センター, 助手 (20249949)
• キーワード: アミノ酸配列 / マルチプル・アラインメント / モチーフ / 立体構造 / セリンプロテアーゼ / クリングル構造 / DNAデータベース / 分子系統樹

研究概要

本研究は、タンパク質のアミノ酸配列に基づいて、その相互の相同性よりマルチプル・アラインメントを作成し、進化的に保存されたアミノ酸のパターンをモチーフとして抽出することによって、その位置を立体構造と対応させることを目的とした。これは、そのタンパク質の機能をアミノ酸配列上で特徴づけるモチーフが、そのタンパク質の立体構造とどういうかかわり合いをもつかということを調べる意味で、きわめて重要である。
このため、まず、DNAデータベースの管理ソフトウェアを整備し、タンパク質翻訳領域を容易に取り出せるようにした。また、マルチプル・アラインメントに役立つ系統樹作成法をMDL原理というアルゴリズムを用いて新たに開発した。さらに、セリンプロテアーゼに存在する「クリングル構造」という一群の機能的ドメインに注目し、そのアミノ酸配列のマルチプル・アラインメントからモチーフを抽出した。そして、そのX線結晶解析による立体構造データから、それらのモチーフとの対応関係を調べた。また、異なるタンパク質のクリングル構造の立体構造をコンピュータ上で重ね合わせ、それらの保存性とモチーフとの関係を研究した。
これらの研究成果は、タンパク質の機能と構造を知る上で重要と考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Ren,F.: "Construction of Molecular Evolutionary Phylogenetic Trees from DNA Sequences Based on Minimum Complexity Principle." Computer methods and programs in Biomedicine,Elsevier. 46. 121-130 (1995)
• [文献書誌] Kitakami,H.: "YAMATO AND ASUKA:DNA Database Management System." Proceedings of the 28th Annual Hawaii Int´lConf.on System Sciences.5. 72-80 (1995)
• [文献書誌] Ren,F.: "Molecular Evolutionary Phylogenetic Trees Based Minimum Description Length Principle." Proceedings of the 28th Annual Hawaii Int´lConf.on System Sciences.5. 165-173 (1995)
• [文献書誌] Ikeo,K.: "Different Evolutionary Histories of Kringle and Protease Domains in Serine Proteases-A Typical Example of Domain Evolution." Journal of Mol.Evol.40. 331-336 (1995)
• [文献書誌] Perriere,G.: "NRSub:a non-redundant database for Bacillus subtilis." Nucleic Acids Research.24. 41-45 (1996)
• [文献書誌] Gojobori,T.: "Molecular Biology and Biotechnology.:A Comprehensive Desk Reference.(Ed.R.A.Meyers)" VCH Publishers,Inc., 1034 (1995)
• [文献書誌] Gojobori,T.: "Tracing Biological Evolution in Protein and Gene Structures.(Eds.M.Go and P.Schimmel)" Elsevier Science B.V., 314 (1995)