| 研究概要 |
タンパク質立体構造予測法の構築に向けた研究に取り組んだ。その為には,(1)構造予測の正解となる天然構造を的確に表現した構造モデル,(2)タンパク質の立体構造形成メカニズムの解明が必要不可欠である。(1)に関して,我々の自由エネルギー関数とそのエンタルピー及びエントロピー成分を用いて,タンパク質の天然構造モデルのキャラクタリゼーションを行う方法を提案した。タンパク質の立体構造は,X線結晶解析やNMR実験を通して決定される。得られた天然構造モデルは,実験条件や構造計算の方法の影響を大きく受けるため,それらが適切なものかを評価する必要がある。木下らの自由エネルギー関数は天然構造の特徴をよく捉えているため,各々の天然構造モデルの特徴や弱点を明らかにすることができる。提案された方法を用いることにより,より良い天然構造モデルを作成するための有用な指針が得られる。(2)に関しては,疎水環境にも適用できるように拡張した我々の自由エネルギー関数を用いて,水及び疎水環境中でのタンパク質立体構造安定性を調べた。二次構造はエンタルピーと水のエントロピーの両方の観点で有利な構造である。水環境中では,水のエントロピーが立体構造を安定化させる効果が強い為,側鎖を出来るだけ密に充填することが優先され,二次構造の含有率はタンパク質により大きく異る。一方で疎水環境中では、溶媒のエントロピーの効果が著しく弱くなる。その為、分子内水素結合形成が重要となる。α-ヘリックス構造はβ-シート構造よりも,より効率良く分子内水素結合を形成できるため,α-ヘリックスが好んで選定されることが分かった。この結果、脂質二重膜中の膜タンパク質はα-ヘリックスを主に形成するが,ヘリックス同士の会合のパターンは,疎水鎖を構成する炭化水素基(CH2,CH3,CH)の並進移動に起因するエントロピー利得により駆動されることが示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度に計画していた,天然構造モデルのキャラクタリゼーション法の提案は達成することが出来た。加えて,水及び疎水性環境での立体構造安定性を調べたことから,タンパク質折り畳みの基本原理を明らかにすることが出来た。これらの成果は,立体構造予測法の構築に大きな寄与をもたらすと期待される。
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