アミノ酸配列からタンパク質溶解度を計算する高精度計算システムの開発

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21300110
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 黒田 裕 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (10312240)
• 研究分担者: 藤 博幸 (独)産業技術総合研究所, 生命情報工学研究センター, 副研究センター長 (70192656)
• キーワード: 熱力学 / 蛋白質凝集 / 会合自由エネルギー / 溶解度測定 / 回帰解析 / 溶解度向上タグ / SEPタグ

研究概要

ペプチドやタンパク質の溶解性は、その構成アミノ酸の親水性・疎水性で決まるというのが定説であるが、本来このモデルは、分子の溶解性を計算するための理論ではない。本計画では、ペプチドの正しい溶解性を計算するための手法として、まず全20種類のアミノ酸の「会合自由エネルギー」(ΔGAggr)を実験的に測定する。次に、会合自由エネルギーの加算性を仮定し、任意のアミノ酸配列からなるペプチド・タンパク質の溶解性を計算する。各アミノ酸の会合自由エネルギーは、「基準ペプチド」にそのアミノ酸を特定の個数付加した際の溶解性変化から決定する。
平成22年度では、Arg、Ile、Lys、SerとAspの5種類のアミノ酸を付加した基準ペプチドを大量発現し、高純度に精製し、それぞれのアミノ酸付加による溶解性変化を測定し、会合自由エネルギーを求めた。平成23年度には、さらに5、6種類のアミノ酸の会合エネルギーを求め、バイオインフォマティクス的手法も駆使して、溶解性計算システムを完成させる。

研究成果

• [雑誌論文] DROP : an SVM domain linker predictor trained with optimal features selected by random forest (2011)
  • 著者名/発表者名: Ebina T, Toh H, Kuroda Y
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 27(4) ページ: 487-494
  • DOI: DOI:10.1093/bioinformatics/btq700
  • 査読あり
• [雑誌論文] VCIP135 deubiquitinase and its binding protein, WAC, in p97 ATPase-mediated membrane fusion (2011)
  • 著者名/発表者名: Totsukawa G, Kaneko Y, Uchiyama K, Toh H, Kondo H.
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 30(17) ページ: 3581-3593
  • DOI: 10.1038/emboj.2011.260
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of protein motions from amino acid sequence and its application to protein-protein interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Hirose, Kiyonobu Yokota, Yutaka Kuroda, Hiroshi Wako, Shigeru Endo, Satoru Kanai, Tamotsu Noguchi
  • 雑誌名: BMC Structural Biology 巻: 10 ページ: 20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biophysical characterization of highly active recombinant Gaussia luciferase expressed in Escherichia coli (2010)
  • 著者名/発表者名: Rathnayaka Tharangani, Tawa Minako, Sohya Shihori, Yohda Masafumi, Kuroda Yutaka
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1804(9) ページ: 1902-1907
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mathematical Model for Empirically Optimizing Large Scale Production of Soluble Protein Domains (2010)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Chikayama, Atsushi Kurodani, Takanori Tanaka, Takashi Yabuki, Satoshi Miyazaki, Shigeyuki Yokoyama, Yutaka Kuroda
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 巻: 11 ページ: 113
  • 査読あり
• [雑誌論文] ジュネーブ・Swiss-Protグループの紹介 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒田裕, Lieberherr Damien
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 50(5) ページ: 252-253
• [雑誌論文] Relative von Neumann entropy for evaluating amino acidconservation (2010)
  • 著者名/発表者名: Johansson, F., Toh, H
  • 雑誌名: Journal of Bioinformatics and Computational Biology 巻: 8(5) ページ: 809-823
  • 査読あり
• [雑誌論文] A comparative study of conservation and variation scores (2010)
  • 著者名/発表者名: Johansson, F., Toh, H
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 巻: 11 ページ: 388
  • 査読あり
• [学会発表] Application of 3D-profile to Comparative Studies of Profiles (2010)
  • 著者名/発表者名: Oda, H., Ota, M., Sato, T., Toh, H.
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会、第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸国際展示場(兵庫県)
  • 年月日: 20101207-20101210
• [学会発表] Stabilization of BPTI-[5,55] through decrease of local backbone fluctuations and development of hetero-microseeding for crystallizing low-stability proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kuroda, Mohamed M Islam, Kei Kobayashi
  • 学会等名: 揺らぎが機能を決める生命分子の科学第4回公開シンポジウム
  • 発表場所: 滋賀県立県民交流センターピアザ淡海(滋賀県)
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] タンパク質間相互作用解析のバイオインフォマティクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤博幸
  • 学会等名: 平成22年度情報処理学会東北支部研究講演会(第356回講演会)
  • 発表場所: 弘前大学理工学部(青森県)
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] Thermally Stabilized Green Fluorescent Protein : Experimental and Theoretical Analyses (2010)
  • 著者名/発表者名: 秋山沙織、末永敦、小林貴幸、上岡哲矢、泰地真弘人、黒田裕
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] 1及び2残基置換によって熱安定化したBPTI変異体の実験的解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林慶、イスラム モニル モハマド、野口恵一、城所俊一、養王田正文、黒田裕
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Analysis of Three-Residue Fragment's Conformational Space (2010)
  • 著者名/発表者名: 木村俊太、蝦名鉄平、町田恵久海、黒田裕
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Biophysical Characterization of highly active recombinant Gaussia luciferase expressed in Escherichia coli (2010)
  • 著者名/発表者名: Tharangani Rathnayaka, Minako Tawa, Shihori Sohya, Masafumi Yohda, Yutaka Kuroda
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 短いペプチドの新しい溶解度測定法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 島田広海、モハマド モニル イスラム、モンスル アラム カーン、辻良太郎、黒田裕
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Purification of Recombinant Protein using Cell Wall Breakage by co-Expression of VanX (2010)
  • 著者名/発表者名: 上岡哲矢、惣谷志保里、黒田裕
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] ドメインリンカーの構造と配列が構造ドメイン形成に及ぼす影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 蝦名鉄平、岩崎駿、黒田裕
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Analysis of Three-Residue Fragment's Conformational Space (2010)
  • 著者名/発表者名: Shunta Kimura, Teippei Ebina, Yutaka Kuroda
  • 学会等名: Computational Biology Research Center Workshop 2010
  • 発表場所: 産業技術総合研究所(東京都)
  • 年月日: 2010-07-28
• [学会発表] 1及び2残基をG,A及びVに置換したBPTI変異体の主鎖構造の局所的な「揺らぎ」と熱安定性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒田裕
  • 学会等名: 揺らぎが機能を決める生命分子の科学:平成22年度合同班会議
  • 発表場所: 加賀観光ホテル(石川県)(招待講演)
  • 年月日: 2010-06-27
• [学会発表] Effect of Short Peptide Tags On Protein Solubility, Function, Structure Studied in the context of BPTI (2010)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Monirul Islam, Keiichi Noguchi, Masafumi Yohda, Yutaka Kuroda
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] 天然変性タンパク質の相互作用の網羅的解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水佳奈、藤博幸
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会ワークショップ蛋白質間相互作用の計算・情報科学
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] Effect of short tags on protein solubility, function and structure (2010)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Monirul Islam, Keiichi Noguchi, Masafumi Yohda, Yutaka Kuroda
  • 学会等名: The Role of Biochemists in Health and Environment, Graduate Biochemists Association
  • 発表場所: University of Dhaka (Dhaka, Bangladesh)
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] タンパク質のバイオインフォマティクス-機能構造と分子進化- (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤博幸
  • 学会等名: 第20回感染研シンポジウムゲノム情報と感染症研究
  • 発表場所: 国立感染症研究所(東京都)
  • 年月日: 2010-05-21
• [図書] 邦訳:「物理化学で用いられる量・単位・記号要約版 (2010)
  • 著者名/発表者名: 朽津耕三、黒田裕、志田忠正
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: 日本化学会グリーンブック要約版・訳書作成委員会
• [備考] The first prize for the poster (Best poster賞)受賞Islam Monirul Islam, Keiichi Noguchi, Masafumi Yohda, Kuroda Yutaka, "Effect of short peptide tags on protein solubility, function, and structure" Symposium on the Role of Biochemists in Health and Environment, Dhaka, Bangladesh, May 21, 2010