タンパクのアミノ酸間平均距離統計を用いたゲノム配列解析法の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13208034
• 研究機関: 倉敷芸術科学大学
• 研究代表者: 菊地 武司 倉敷芸術科学大学, 産業科学技術学部, 教授 (90195206)
• キーワード: ゲノム情報科学 / タンパク立体構造 / コンタクトマップ / 平均距離マップ / フォールディング / ORF / ドメイン領域 / 構造予測

研究概要

ゲノム情報からタンパクドメインをコードする領域を精度よく予測することは、立体構造や機能の予測を行う前の段階として重要である。本研究では、ゲノム配列上の構造ドメインの位置を目標とする。方法として、タンパク既知タンパクより計算したアミノ酸間平均距離のデータに基づき定義されたコンタクトマップ(Average Distance Map、ADM)を用い、いろいろなゲノム配列に応用する。また、タンパクドメインのフォールディング機構についても解析を行うことも目的としている。2001年度には、これまで行ってきた全ゲノム立体構造予測データベースGTOP(国立遺伝学研究所にて開発)に対しの本方法の適用、比較検討を引き続き行いながら、さらにその結果に基づいて方法論の改良を行うという計画であった。さらに、本方法のタンパク構造形成過程の予測法への応用についても検討を行った。まず本方法を実際のゲノム配列解析より得られたORFへの試みた。ここでは、国立遺伝学研究所で開発されたゲノム構造予測データベースGTOPの検索結果と比較した。その結果、ADM法で予測したドメイン領域は、実際のコンタクトマップから解析した構造ユニットによく対応することがわかった。しかしながら、αβ混合型のタンパクに対しては、予測がやや困難であることもわかった。さらに本方法を、コンタクトオーダー(CO)の計算に利用すると、3D構造に基づくCOとADMによる予測値の間に相関が見られることがわかった。これは、本方法が速度論的特長の予測にも有効であることを示している。現在の問題点は、残基数の多いタンパク(600残基以上)に対して予測精度が低いこと、および機能単位の同定である。前者については、改良法を構築しつつあり予備的には良好な結果を得ている。後者は非常に基本的な問題であり、現在検討中である。

研究成果

• [文献書誌] T.Kikuchi: "Contact maps derived from the statistics of average distances between residues in proteins. Application to the prediction of structures and active sites of proteins and peptides"Recent Research Developments in Protein Engineering(Research Signpost, India). (in press).
• [文献書誌] K.Gohda, D.Ohta, A.Kozaki, K.Fujimiri, I.Mori, T.Kikuchi: "Identification of Novel Potent Inhivitors for ATP-Phosphoribosyl Transferase Using Three-Dimensional Strcural Database Search Technique"QSAR. 20. 143-147 (2001)
• [文献書誌] 菊地武司: "アミノ酸間平均距離統計に基づくゲノム配列上のドメインの位置の予測"第1回日本蛋白質科学会年会要旨集. 174 (2001)
• [文献書誌] T.Kikuchi: "Prediction of Protein 3D Folding Properties in Genome Sequences Based on the Statistics of Average Distances between Residues"Proceedings of the 4^<th> International Conference on Biophysics. 101 (2001)
• [文献書誌] 菊地武司: "アミノ酸間平均距離統計に基づくコンタクトマップを用いたゲノム配列上のドメインの位置の予測"日本生物物理学会第39回年会講演予稿集. S40 (2001)