繰り返し構造単位の探索と、繰り返しにより作成された人工タンパク質の性質解析

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10157228
• 研究機関: (財)癌研究会
• 研究代表者: 芝 清隆 癌研究会, 癌研究所細胞生物部, 主任研究員 (40196415)
• キーワード: 構築原理 / 人工タンパク質 / 進化工学 / 繰り返し構造 / 正規構造 / 試験管内進化 / アミノアシルtRNA合成酵素 / マイクロ遺伝子

研究概要

タンパク質構造の中に見いだされる「繰り返し構造」の博物学的な整理、およびマイクロ遺伝子重合法により作成された「繰り返し」からなる人工タンパク質の性質決定を進めた。データベース内の各タンパク質配列エントリーから、指定した長さのアミノ酸配列が指定した回数繰り返し存在するタンパク質データを探し出すプログラム、「REPETITION」を作成した。このプログラムを用い、NCBI-FLATデータベースを検索し、種々の長さの繰り返し配列を探査した。その結果、例えば1アミノ酸残基の繰り返しに注目すると、グルタミン、スレオニンなどの繰り返し配列は多くのタンパク質に存在するが、トリプトファンやメチオニンなどの連続繰り返し配列は厳しく制限されているのが分かる。同様に、2アミノ酸、3アミノ酸のタンパク質内での繰り返し存在様式の一覧を作成した。立体構造と、このようなペプチドの繰り返しの関係を探るために、PDBに登録されているタンパク質配列の中から繰り返しを求め、立体構造との対応を求めた。結果、必ずしも一次構造の繰り返しは立体構造に反映されているわけではないことが明らかとなった。
マイクロ遺伝子を重合させることから作成した繰り返しに富む人工タンパク質の中から、クローン288に関して詳細な生化学的性質を決定した。この人工タンパク質を尿素存在下、変性条件で精製した後、異なるpHのバッファーで置換することによりまきもどしを試みたが、酸性条件下のみで可溶性タンパク質として回収されることが分かった。このような性質と、一次構造との関連を調べるために、クローン288遺伝子全体に変異を導入した変異体ライブラリーを作成した。今後、変異体の生化学的性質と一次構造との関係を求めていく。

研究成果

• [文献書誌] 芝 清隆: "アミノアシルtRNA合成酵素から見たゲノム形成のダイナミクス" 細胞工学. 17. 771-780 (1998)
• [文献書誌] 芝 清隆: "試験管の中での遺伝子の誕生" アカデミア. 173. 34-44 (1998)
• [文献書誌] K.Shiba, H.Motegi et al.: "Human asparginyl-tRNA synthetase : Molecular cloning and the inference of the evolutionary history of Asx-tRNA systhetase family" Nucl.Acds.Res.26. 5045-5051 (1998)
• [文献書誌] JW Chihade, K.Shiba et al.: "Strong selective pressure to use G : U to mark an RNA acceptor stem for alanine" Biochemistry. 37. 9193-9202 (1998)
• [文献書誌] C.Stehlin, K.Shiba et al.: "Species-specific differences in the operational RNA code for aminoacylation of tRNAPro" Biochemistry. 37. 8605-8613 (1998)
• [文献書誌] S.Kim, K.Shiba et al.: "Biochemical and phylogenetic analyses of methionyl-tRNA synthetase isolated from a pathogenic microorganism, Mycobacterium tuberculosis" FEBS lett.427. 259-262 (1998)
• [文献書誌] K.Shiba: "In vitro constructive approaches to the origin of coding sequences" J.Biochem.&Mol.Biol.31. 209-220 (1998)