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膜タンパク質は多くの重要な生体機能を担っている。したがって、膜タンパク質の立体構造の形成機構が明らかになれば、生体機能の改善にもつながる大きな応用が開けるはずである。そこで、本研究では豊富な一次構造についてのデータベースを用いて、膜タンパク質の立体構造を理論的に予測するアルゴリズムを確立する。そしてさらに、それを補強するためのアルコール変性実験をバクテリオロドプシンに対して行なうことを目的としている。一般に膜タンパク質(内在性膜タンパク質)の構造は、周囲の環境から強く制限を受けているため、すべて膜を横切る数本のヘリッタスの束を基本とした構造となっている。しかも、ヘリックスを膜中に安定化させている力は疎水性相互作用であるということがわかっており、一次構造も非常に単純な特徴を備えているのである。したがって膜タンパク質立体構造を決めるには二次構造のセグメントを知ることとヘリックス間の相互位置関係を明らかにすることがよい。本年度はまず一次構造の疎水性プロットと周期性プロットを用いて膜タンパク質の二次構造を高い信頼性で予測する方法を確立することができた。計算にはスペクトル解析のための最大エントロピー法を用いた。また二次構造をもとに三次構造形成をシミュレートするためには、疎水性セグメント中の水素結合性残基の空間配列をグラフィクで調べた。それにより、へリックス間結合の性質としては水素結合以外に考えにくいということがわかってきた。これらの研究のためには大容量の固定ディスクを持つパーソナルゴンピュータを購入した。結論として、膜タンパク質の立体構造を予測するためのソフトウェアを構築することができた。今後は、構造形成機構を検証するための変性実験を行なうとともに、現在立体構造のわかっている唯一の膜タンパク質である反応中心について立体構造予測の考え方を確かめる。
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