2000 年度実績報告書

膜タンパク質の構造と機能の予測・解析

研究課題

研究課題/領域番号	12208005
研究種目	特定領域研究(C)
研究機関	東京農工大学
研究代表者	美宅成樹東京農工大学, 工学部, 教授 (10107542)
研究分担者	山登一郎東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (70111458) 倭剛久名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90251587) 園山正史東京農工大学, 工学部, 助手 (40242242)
キーワード	膜タンパク質 / 構造・機能予測 / 構造・機能分類 / プロテオーム / ゲノム / バイオインフォマティックス / 立体構造予測 / 分子動力学
研究概要	アミノ酸からタンパク質の構造や機能の情報を抽出するという問題は、ゲノム解析の進展によって様変わりしてきた。これらの全ゲノムから得られるアミノ酸配列の情報処理に対する要求に、すべてのタンパク質について均質の情報が得なければならないということがある。しかし、ホモロジーに依存する方法の場合、類似度によって結果の信頼性が極端に異なることと、膜タンパク質については既知の構造が非常に少ないので経験的な方法の利点が生かせないことから、私達は物理化学的な考え方によって問題を解決することを目標とした。実際、膜タンパク質の場合は以下のようにその構造予測の問題をはっきりしたいくつかの段階に分けることができるという利点がある。(1)シグナルペプチドの予測、(2)膜タンパク質か水溶性タンパク質の判別、(3)膜貫通へリックス領域予測、(4)膜タンパク質のトポロジー予測、(5)ターゲッティング予測、(6)膜貫通ヘリックス配置予測、(7)リガンド結合シミュレーションなど。ゲノム情報から膜タンパク質への構造・機能予測の問題は、二次構造までの段階と立体構造の問題に大きく分けることができる。本研究では前半の問題を解く鍵は注目する構造的特徴を支配する物理化学的パラメータをつかむことである。膜タンパク質の判別の問題では従来から指摘されてきた疎水性以外に2つのパラメータが重要であることを見出し、99%の精度で膜タンパク質と水溶性タンパク質が判別できることを示した。また、膜貫通ヘリックスも96%の精度で予測できるシステムができた。また、ゲノム情報の解析を行った結果、膜タンパク質がすべてのタンパク質の約4分の1にのぼること、膜貫通ヘリックスの本数分布が生物種によって異なっていることなどが分かった。

研究成果
(8件)

すべてその他

すべて文献書誌 (8件)

[文献書誌] M.Suwa et al.: "A novel measure characterized by a polar energy surface approximation for recognition and classification of transmembrane protein structures."Proteins. 41・4. 504 (2000)
[文献書誌] H.Takatsugu et al.: "A triangle lattice model that predicts transmembrane helix configuration using a polar jigsaw puzzle."Protein Engineering. 13・11. 771 (2000)
[文献書誌] S.Yamamoto et al.: "Ab initio MO study on the potential energy surfaces for twisting around C15=N bond of protonated Schiff base of retinal."THEOCHEM. (印刷中).
[文献書誌] T.Kawatsu et al.: "A novel method for determining electron tunneling pathway in protein."Inorganica Chimica Acta. 300-302. 862 (2000)
[文献書誌] T.Murata et al.: "Na^+ binding of V-type Na^<+->ATPase in Enterococcus hirae."J.Biol.Chem.. 275・18. 13415 (2000)
[文献書誌] A.Suenaga et al.: "Molecular dynamics simulation of trp-repressor/operator complex : analysis of hydrogen bond patterns of protein-DNA interaction."Journal of Molecular Structure. 526・1-3. 209 (2000)
[文献書誌] 美宅成樹: "子どもにきちんと答えられる遺伝子Q&A100"講談社. 237 (2000)
[文献書誌] 美宅成樹(分担執筆): "生体とエネルギーの物理"裳華房. 239 (2000)

2000 年度 実績報告書

膜タンパク質の構造と機能の予測・解析

研究代表者

美宅 成樹 東京農工大学, 工学部, 教授 (10107542)

研究成果

[文献書誌] M.Suwa et al.: "A novel measure characterized by a polar energy surface approximation for recognition and classification of transmembrane protein structures."Proteins. 41・4. 504 (2000)

[文献書誌] H.Takatsugu et al.: "A triangle lattice model that predicts transmembrane helix configuration using a polar jigsaw puzzle."Protein Engineering. 13・11. 771 (2000)

[文献書誌] S.Yamamoto et al.: "Ab initio MO study on the potential energy surfaces for twisting around C15=N bond of protonated Schiff base of retinal."THEOCHEM. (印刷中).

[文献書誌] T.Kawatsu et al.: "A novel method for determining electron tunneling pathway in protein."Inorganica Chimica Acta. 300-302. 862 (2000)

[文献書誌] T.Murata et al.: "Na^+ binding of V-type Na^<+->ATPase in Enterococcus hirae."J.Biol.Chem.. 275・18. 13415 (2000)

[文献書誌] A.Suenaga et al.: "Molecular dynamics simulation of trp-repressor/operator complex : analysis of hydrogen bond patterns of protein-DNA interaction."Journal of Molecular Structure. 526・1-3. 209 (2000)

[文献書誌] 美宅成樹: "子どもにきちんと答えられる遺伝子Q&A100"講談社. 237 (2000)

[文献書誌] 美宅成樹(分担執筆): "生体とエネルギーの物理"裳華房. 239 (2000)

2000 年度実績報告書

美宅成樹東京農工大学, 工学部, 教授 (10107542)