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

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21300110
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体生命情報学
• 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 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)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: タンパク質凝集 / 会合自由エネルギー / 溶解度測定 / 溶解度向上タグ / 熱力学 / 単純化タンパク質 / ホスト・ゲスト法

研究概要

ペプチドやタンパク質の溶解度は、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、分子の溶解度を計算するための理論ではない。本計画では、ペプチドの溶解度をアミノ酸配列から計算するために必要な、全20種類のアミノ酸のうち代表となる10種類のアミノ酸の溶解傾向性(「会合自由エネルギー」、(△G_<Aggr>))を実験的に測定した。その結果、会合自由エネルギーの加算性を仮定することで、任意のアミノ酸配列からなるペプチド・タンパク質の溶解度を計算するシステムを開発した。今後は、未測定のアミノ酸の会合自由エネルギーを広い条件下で測定することで、ペプチドの溶解度をより正確に計算可能にする。

研究成果

• [雑誌論文] Solubilization and folding of a fully active recombinant Gaussia luciferase with native disulfide bonds by using a SEP-tag (2011)
  • 著者名/発表者名: Rathnayaka T, Tawa M, Nakamura T, SohyaS, Kuwajima K, Yohda M, Kuroda Y
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta. Proteins and Proteomics 巻: 1814(12) ページ: 1775-1778
  • DOI: DOI:10.1016/j.bbapap.2011.09.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] VCIP135 deubiquitinase and its binding proteinon (2011)
  • 著者名/発表者名: Totsukawa G, Kaneko Y, Uchiyama K, TohH, Kondo H
  • 雑誌名: WAC 巻: 30(17) ページ: 3581-3593
  • DOI: DOI:10.1038/emboj.2011.260
  • 査読あり
• [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] Prediction of protein motions from amino acid sequence and its application to protein-protein interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirose S, Yokota K, Kuroda Y, Wako H, Endo S, Kanai S, Noguchi T
  • 雑誌名: BMC Structural Biology 巻: 10 ページ: 20
  • DOI: DOI:10.1186/1472-6807-10-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biophysical characteriza-tion of highly active recombinant Gaussia luciferase expressed in Escherichia coli (2010)
  • 著者名/発表者名: Rathnayaka T, Tawa M, Sohya S, Yohda M, Kuroda Y
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1804(9) ページ: 1902-1907
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relative von Neumann entropy for evaluating amino acid conservation (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
  • DOI: DOI:10.1142/S021972001000494X
  • 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
  • DOI: DOI:10.1186/1471-2105-11-388
  • 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: Chikayama E, Kurotani A, Tanaka T, Yabuki T, Miyazaki S, Yokoyama S, Kuroda Y
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 巻: 11 ページ: 113
  • DOI: DOI:10.1186/1471-2105-11-113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of SUGT1 in human colorectal cancer and its clinicopathological significance (2010)
  • 著者名/発表者名: Iwatsuki M, Mimori K, Sato T, Toh H, Yokobori T, Tanaka F, Ishikawa K, BabaH, Mori M
  • 雑誌名: Int J Oncol 巻: 36 ページ: 569-575
  • DOI: DOI:10.3892/ijo_00000531
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic and structural analysis of highly stabilizing single and double mutations in BPTI variants (2009)
  • 著者名/発表者名: Islam M M, Sohya S, Noguchi K, KidokoroS, Yohda M, Kuroda Y
  • 雑誌名: PROTEINS 巻: 77 ページ: 962-970
  • DOI: DOI:10.1002/prot.22522
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved protein splicing reaction for low solubility protein fragments without insertion of native extein residues(NERs) (2009)
  • 著者名/発表者名: Kamioka T, Tawa M, Sohya S, Yamazaki T, Kuroda
  • 雑誌名: Biopolymers(Peptide Science) 巻: 92(5) ページ: 465-470
  • DOI: DOI:10.1002/bip.21261
  • 査読あり
• [雑誌論文] GRIP : A server for predicting interfaces for GPCR oligomerization (2009)
  • 著者名/発表者名: Nemoto W, Toh H
  • 雑誌名: J. Receptors and Signal Transduction 巻: 29 ページ: 312-317
  • DOI: DOI:10.3109/10799890903295143
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interactions between intrinsically disordered proteins frequently occurs in a human protein-protein interaction network (2009)
  • 著者名/発表者名: Shimizu K, Toh H
  • 雑誌名: J. Mol. Biol 巻: 392 ページ: 1253-1265
  • DOI: DOI:10.1016/j.jmb.2009.07.088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loop-length dependent SVM prediction of domain linkers for high-throughput structural proteomics (2009)
  • 著者名/発表者名: Ebina T, Toh H, Kuroda Y
  • 雑誌名: Biopolymers 巻: 92 ページ: 1-8
  • DOI: DOI:10.1002/bip.21105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of amino acid contributions to protein solubility using short peptide tags fused to a simplified BPTI variant
  • 著者名/発表者名: Islam M M, Khan M M A, Kuroda Y
  • 雑誌名: BBA(Proteins and Proteomics) 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of short solubility controlling peptide tags on protein's solubility, thermodynamics, structure and function (2012)
  • 著者名/発表者名: Mohammad M Islam, Yutaka Kuroda
  • 学会等名: Conference of the Bangladesh Society for Biochemistry and Molecular Biology
  • 発表場所: University of Rajshahi
  • 年月日: 20120225-26
• [学会発表] Contribution of individual amino acids to protein solubility using amino acid tag (2012)
  • 著者名/発表者名: Mohammed M A Khan, Mohammad M Islam, Yutaka Kuroda
  • 学会等名: 生物物理関東地区研究会
  • 発表場所: 東京農工大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] Host Guest Analysis of Amino Acids contribution to Protein Solubility Using Short SET-Tags Fused to a Simplified BPTI (2012)
  • 著者名/発表者名: Mohammad M. Islam, Yutaka Kuroda
  • 学会等名: 揺らぎが機能を決める生命分子の科学第5回公開シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 東大寺文化センター(奈良県)
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] Understanding protein native expansivity by mutants affecting cavities, surface and order (2011)
  • 著者名/発表者名: Jean-Baptiste Rouget, Mariano Dellarole, Kei Kobayashi, Julien Roche, Yutaka Kuroda, Catherine A. Royer
  • 学会等名: 6^<th> International Meeting on Biomolecules under Pressure
  • 発表場所: 大津市市民会館(滋賀県)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Amino Acids Contribution to Polypeptides Solubility Analyzed Using Short Poly-Amino Acid Tags (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒田裕,加藤淳, Mohammad Islam
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 阪急エキスポパーク(大阪府)
  • 年月日: 2011-06-07
• [学会発表] Effects of short solubility controlling peptide tags on protein solubility, thermodynamics, structure and function (2011)
  • 著者名/発表者名: Mohammad M Islam, Atsushi Kato, Shihori Sohya, Mohammed Khan, Keiichi Noguchi, Masafumi Yohda, Shun-ichi Kidokoro, Yutaka Kuroda
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 阪急エキスポパーク(大阪府)
  • 年月日: 2011-06-07
• [学会発表] X-Ray Crystal Structures of Extensively Simplified BPTI Variants Determined Using the KEK Photon Factory Facility (2010)
  • 著者名/発表者名: Mohammad M Islam, Shihori Sohya, Keiichi Noguchi, Masafumi Yohda, Yutaka Kuroda
  • 学会等名: First Asia-Europe Physics Summit
  • 発表場所: エポカルつくば(茨城県)
  • 年月日: 2010-03-24
• [図書] 物理化学で用いられる量・単位・記号要約版 (2011)
  • 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: グリーンブック要約版・訳書作成委員会
• [図書] 産業技術総合研究計量標準総合センター (2009)
  • 総ページ数: 234
  • 出版者: 講談社サイエンティフィク
• [備考] The first prize for the poster(Bestposter賞)受賞Mohammad Monirul Islam, KeiichiNoguchi, Masafumi Yohda, KurodaYutaka," Effect of short peptide tagson protein solubility, function, andstructure" Symposium on the Role ofBiochemists in Health and Environment, Dhaka, Bangladesh, May 21, 2010
• [備考] X線結晶構造解析はPhoton factory(高エネルギー加速研究機構、KEK)で実施した(2011G108)
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~ykuroda
• [産業財産権] 発現予測装置および発現予測方法 (2009)
  • 発明者名: 廣瀬修一、野口保、五島直樹、河村義史、黒田裕
  • 権利者名: 産業技術総合研究所、バイオ産業情報化コンソーシアム、東京農工大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2009-290490
  • 出願年月日: 2009-12-22
• [産業財産権] 可溶性予測装置および可溶性予測方法 (2009)
  • 発明者名: 廣瀬修一、野口保、五島直樹、河村義史、黒田裕
  • 権利者名: 産業技術総合研究所、バイオ産業情報化コンソーシアム、東京農工大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2009-290519
  • 出願年月日: 2009-12-22