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遺伝子の発現は、転写因子などDNA結合タンパク質が特定の塩基配列に結合することによって制御されている。本研究では、計算機による分子設計にもとづき、任意の塩基配列に結合するDNA結合タンパク質を創製し、ゲノム中の特定の場所へタンパク質を誘導する技術基盤を作ることを目指す。
本年度は、亜鉛フィンガー(ZF)型タンパク質の立体構造をもとに、タンパク質-DNAの相互作用エネルギーを計算し、フィンガーがつながったタンパク質においてフィンガー間の塩基認識依存性をなくすことによって、フィンガー間の塩基認識に独立性を持たせたアミノ酸配列設計が可能かどうか検討した。フィンガーの並び順序を変えると、それに応じて塩基配列を並べ変えたにもかかわらず、DNAとの親和性が著しく変化することが実験的に知られている。その原因は、「フィンガーとそれが結合するDNAとの相対位置がフィンガー間で異なり、その結果、並びを変えるとそれぞれのフィンガーが最適な位置をとることができないから親和性が変化する」という仮説を立て、分子動力学計算により各フィンガーとDNAの最適配置を計算した。結果、各フィンガーにDNAに対する相対位置が異なることがわかった。その違いは、高々アミノ酸残基ひとつ分以下の違いであった。しかし、今回の最適配置を求める計算は充分に構造配置が計算できていない可能性も否めない。
今後は、より広い空間をサンプリングできるレプリカサンプリングやadaptive baising force法などを使って最適な配置を再検証する。また、計算結果にもとづき、フィンガーをつなぐループの長さを変えて、親和性を実験的に調べる。
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