蛋白質立体構造予測への人工知能的アプロ-チ

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63430023
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 郷 信廣 京都大学, 理学部, 教授 (50011549)
• 研究分担者: 片岡 洋右 京都大学, 理学部, 助手 (30025407)
• キーワード: 蛋白質 / 立体構造予測 / 立体構造要素 / 二次構造 / ダイナミックス

研究概要

クボタコンピュ-タ社製TITANグラフィックス-パ-コンピュ-タ及びサンマイクロシステズ社製SUN3/260ワ-クステ-ションを中心とする蛋白質立体構造解析人工知能システムが、昨年度末に納入され、本年度初頭はこのシステムの運転に多大の努力を払った。このシステムには多くのバグが存在にしたため、研究室で既に開発済みの多くのプログラムをこのシステムに移植するのに多大の労力を強いられた。
その結果、以前に一部開発済みの発体構造要素のリレ-ショナル・デ-タ・ベ-スをこのシステム上に移植した。このデ-タ・ベ-スでは、二次構造はさしあたりKabschーSanderの方法で同定されているが、これを精密化するために、蛋白質中のペプチド主鎖フラグメントの取る立体構造の分布を定量的に調べている。その結果αヘリックスやβストランド等の二次構造の分布の平均とその周りの分布の大きさを定量的にとらえることができた。これらの二次構造以外にも、四残基フラグメントの場合には、二つのはっきりした分布の固まりが有することが解った。これらの分布で定量的に定義される構造を基に、デ-タ・ベ-スを構築することが次の課題である。
また、蛋白質の立体構造を計算機内に構築する際必要な原子の結合様式を表現するテ-ブルを人工知言語LISPを用いて開発した。
部位特異的アミノ酸置換による構造予測に置いては、立体構造のダイナミックスに関する知見が必須である。天然状態における立体構造のダイナミックスに関しては、いくつかの基本的性格を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] J.Higo and N.Go: "Algorithm for Rapid Calculation of Excluded Volume of Large Molecules" Journal of Computational Chemstry. 10. 376-379 (1989)
• [文献書誌] T.Noguti and N.Go: "Strutual Basis of Hierarchical Multiple Substates of a Protein.I〜V" Proteins. 5. 97-138 (1989)
• [文献書誌] F.Inagaki,I.Shimada K.Kawaguchi,N.Hirano I.Terasawa T.Ikura,N.Go: "Structure of Melittin Bound to Perdeuterated Dodecylphosphocholine Micelles as Studied by 2D-NMR and Distance Geometry Calculation" Biochemistry. 25. 5985-5991 (1989)
• [文献書誌] N.Go and T.Noguti: "Structural Basis of Hierarchial Multiple Substates of a Protein" ChemicaーScripta. 29A. 151-164 (1989)
• [文献書誌] N.Go: "A Theorem on Amplitudes of Thermal Atomic Fluctuations in Large Molecules Assuming Specific Conformtions Calculated by Normal Mode Analysis" Biophysical Chemistry. (1989)
• [文献書誌] A.Kidera and N.Go: "Refinement of Protein Dynamic Structure:NOrmal Mode Refinement" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. (1990)
• [文献書誌] 郷信廣: "生物物理のフロンティア" 培風館, 291 (1989)
• [文献書誌] 木寺詔紀、郷信廣: "分子生物学の進歩" 丸善出版, (1990)