蛋白質の立体構造安定性マップ作製のための基盤研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09044222
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 油谷 克英 大阪大学, 蛋白質研究所, 助教授 (90089889)
• 研究分担者: MAKHATADZE G テキサス, テック大学, 助教授 ; 西川 建 国立遺伝学研究所, 教授 (10093288)
• キーワード: タンパク質 / 立体構造 / 安定性 / 立体構造予測 / リゾチーム / 熱測定

研究概要

ヒトゲノムをはじめ多くの遺伝子配列が幾何級数的に日々明らかにされている。しかし、その膨大な遺伝子配列から蛋白質の機能構造を推定することはほとんど不可能である。あるアミノ酸に適合する既知の立体構造を探して未知蛋白質の立体構造を予測するいわゆる3D-1D法が有力視されている。しかしながら、その予測法に用いられている評価関数は経験的なもので精度の高いものではない。それは、蛋白質の個々のアミノ酸残基が立体構造上の特性との関連で、蛋白質の立体構造の安定性にどのように寄与しているか定量的に明らかにされていないことに原因している。本研究計画では、「蛋白質の個々のアミノ酸残基が立体構造上の特性との関連で、蛋白質立体構造の安定性にどのように寄与するかを明らかにすること」、つまり、「蛋白質立体構造安定性マップ」の作成を行うための基本的な問題点を明らかにし、マップ作成が可能となるように基盤を整備することを目的としている。西川らは全ての可能な一残基置換の安定性を一挙に表現する「変異型プロフィール」を作成し、そのプロフィールを改良し、3D-1D法に用いる「評価関数」の精度向上を目指している。具体的には、既に研究されている100種以上の系統的な変異型ヒトリゾチームの安定性/構造データーベースを用いてその検証を行っている。油谷は、現状の「ヒトリゾチームの変異型プロフィール」から安定性の向上が予測される10種の変異型を作成し、それらの安定性を示差走査熱量計で、構造変化をX線結晶構造解析で求め予測の正当性を検証し、実験を基にプロフィールの改善を目指す。Makhatazeは熱測定法の解析に関わる諸問題を解決することを主目的に得られたデータの正当性についての考察を行うとともに自らもユビキチンの系統的な変異型の実験から「プロフィール」の検証を行い、その改善に寄与している。

研究成果

• [文献書誌] K.Ogasahara et al.: "Electrostatic Stabilization in Methionine Aminopeptidasc from Hyperthermophile." Biochemistry. 37. 5939-5946 (1998)
• [文献書誌] Y.Yamagata et al.: "Contribution of Hydrogen Bonds to the Conformational Stability of Human Lysozyme : Calorimetry and X-ray Analysis of Six Tyr->Phe Mutants." Biochemistry. 37. 9355-9362 (1998)
• [文献書誌] K.Takano: "A General Rule for the Relationship between hydrophobic Effect and Conformational Stability of a Protein : Stability and Structure of a Series of Hydrophobic Mutants of Human Lysozymes." J.Mol.Biol.280. 749-761 (1998)
• [文献書誌] T.H.Tahirov et al.: "Crystal Structure of Methionine Aminopeptidase from Hyperthermophile, Pyrococcus furiosus." J.Mol.Biol.284. 101-124 (1998)
• [文献書誌] K.Ogasawara et al.: "Unsual Slow Unfolding Rate Causes the High Stability of Pyrrolidone Carboxyl Peptidase from a Hyperthermophile, Pyrococcus furiosus" Biochemistry. 37. 17535-17544 (1998)
• [文献書誌] R.Kuroki & K.Yutani: "Structural and Thermodynamic Responses of Mutations at a Ca Binding Site Engineered into Human Lysozyme" J.Mol.Biol.273. 34310-34315 (1998)