ホモロジーモデリングの手法開発とゲノム機能推定

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13208030
• 研究種目: 特定領域研究(C)
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 梅山 秀明 北里大学, 薬学部, 教授 (20050619)
• 研究分担者: 岩舘 満雄 北里大学, 薬学部, 助手 (10327447)
• キーワード: 情報システム / ソフトウェア開発効率化 / 遺伝子 / ゲノム / 蛋白質

研究概要

ゲノムから得られるタンパク質のアミノ酸配列情報から、タンパク質の立体構造の座標情報を得ることは、その機能と関連し非常に重要である。任意のアミノ酸配列情報が与えられた場合、立体構造データベースPDBから類似性の高いタンパク質を選び出しアライメントを得る方法として、従来FASTAおよびPSI-BLAST等のコンピュータソフトがあり、国際コンテストであるCASP4、CAFASP2への参加を通じそれらのソフトの出力をもとに、本研究室で独自に開発されたモデリングソフトであるFAMSを使用しモデル構造を構築してきた。
現在FAMSは、FASTA、PSI-BLAST等のアライメントソフトの出力結果をほぼ完全にタンパク質の立体構造へと変換することが可能な状態にあり、2001年7月藍藻ゲノム3167ORFの内PSI-BLASTによってヒットした1267ORFについてモデリングを行いデータベース(FAMSBASE)を構築し、名古屋大学郷研究室 http://famsbase.bio.nagoya-u.ac.jp/famsbase/ より公開した。
遺伝学研究所で公開されている「GTOP」の立体構造に対するアライメントを入力情報としてFAMSを用いた立体構造の構築を行った。具体的には1000台のCPUで構成されるPCクラスターを構築し、2001年8月時点で http://spock.genes.nig.ac.jp/〜genome/ にて公開されたPSI-BLAST(41生物種)、RPS-BLAST(61生物種)、藍藻(3生物種)についてのPSI-BLASTのPDBに対するアライメントの上位5位までのものについて9万5千種の遺伝子、約52万の立体構造モデルの構築を行いデータベース化した。
また、41生物種についても2002年3月から名古屋大学郷研究室の管理の下公開を始めた。

研究成果

• [文献書誌] Mitsuo Iwadate, Kazuyoshi Ebisawa, Hideaki Umeyama: "Comparative Modeling of CAFASP2 Competition"Chem-Bio Informatics Journal. 1. 136-148 (2001)
• [文献書誌] HIRONOR Sato, Hideaki Umeyama, et al.: "Augmentation of human immunodeficiency virus type 1 subtype E (CRF01_AE) multiple-drug resistance by insertion of a foreign 11-amino-acid fragment into the reverse transcriptase"Journal of Virology. 75. 5604-5613 (2001)
• [文献書誌] Osamu Sekine, Hideaki Umeyama, et al.: "Substitution of Gly-548 to Ala in the substrate binding pocket of prothrombin Perija leads to the loss of thrombin proteolytic activity"Thromb Haemost. 87. 282-287 (2002)
• [文献書誌] 梅山秀明, 岩舘満雄: "「実験医学」 Vol.19, p180-184"羊土社. 192 (2001)