2003 Fiscal Year Annual Research Report

膜貫通タンパク質構造・機能の網羅的分類

Research Project

Project/Area Number	14580665
Research Institution	Hirosaki University
Principal Investigator	清水俊夫弘前大学, 理工学部, 教授 (00110750)
Keywords	膜貫通タンパク質 / 膜貫通トポロジー / 機能分類・同定 / 膜貫通トポロジー類似度 / シグナルペプチド / Binary Topology Pattern / Gタンパク質共役型受容体 / コンセンサス膜貫通トポロジー予測
Research Abstract	従来の膜貫通(TM)トポロジー予測方の精度を10%以上も上回るコンセンサスTMトポロジー予測法(ConPred_all)を開発した。さらに、予測が成立する配列数を抑える(20〜30%程度)ことによって、ほぼ100%の予測精度を実現させるもう一つのコンセンサス予測方(ConPred_elite)の開発も行った。これらを統合することによって、コンセンサスTMトポロジー予測システム(ConPred II)を構築し、インターネット上でのサービス公開を行っている(http://bioinfo.si.hirosaki-u.ac.jp/~ConPred2)。また、(1)独自に開発したシグナルペプチド予測法DetecSigによるシグナルペプチドの検出と除去、(2)SOSUIによるTMタンパク質配列の判別予測、(3)ConPred_allによるTMトポロジー予測、というトポロジー予測を高精度に行うステップを確立した。これを配列解読済みの原核ゲノム87種、真核ゲノム12種に対して適用し、高精度なTMトポロジー情報を大量に獲得した。これらのデータを詳細に解析し、プロテオーム中のTMタンパク質の割合、シグナルペプチド付きタンパク質の割合、TMセグメント本数分布などを明らかにした。さらにこれらのデータを対象とした配列内部分配列比較を行うことにより、遺伝子内重複によるTMタンパク質の進化プロセスの解析を行い、TMトポロジー進化のシナリオ究明の足がかりを作ることに成功した。また、TMトポロジー情報を基に、ループ領域の長短の組合せパターンから、TMタンパク質の機能分類・同定を行うBinary Topology Pattern (BTP)法を開発した。この方法をGタンパク質共役型受容体(GPCR)に対して適応したところ、従来の配列類似性に基づく分類に比べ、高精度で詳細な機能分類・同定ができることが分かった。

Research Products

(10 results)

All Other

All Publications (10 results)

[Publications] Masami Ikeda, Toshio Shimizu: "TMPDB : a database of experimentally-characterized transmembrane topologies"Nucleic Acids Research. 31・1. 406-409 (2003)
[Publications] Masafumi Arai, Toshio Shimizu: "Comprehensive analysis of transmembrane topologies in prokaryotic genomes"Gene. 304. 77-86 (2003)
[Publications] Nishio Takuhiro, Toshio Shimizu: "The cooperative binding of large ligands to a one-dimensional lattice : the steric hindrance effect"Biophysical Chemistry. 104・2. 501-508 (2003)
[Publications] Yoshiaki Sugiyama, Toshio Shimizu: "Identification of transmembrane protein functions by binary topology patterns"Protein Engineering. 16・7. 479-488 (2003)
[Publications] Toshio Shimizu: "The cooperative binding of surfactant ions by small oligomers of opposite charge"The Journal of Physical Chemistry : B. 107・32. 8228-8231 (2003)
[Publications] Kaoru Azumi, Toshio Shimizu: "Genomic analysis of immunity in a Urochordate and the emergence of the vertebrate immune system : "waiting for Godot""Immunogenetics. 55・8. 570-581 (2003)
[Publications] Yasuhito Inoue, Toshio Shimizu: "Proteome-wide classification and identification of mammalian-type GPCRs by binary topology pattern"Computational Biology and Chemistry. 28・1. 39-49 (2004)
[Publications] Jun-Xiong Xia, Toshio Shimizu: "ConPred_elite : a highly reliable approach to transmembrane topology prediction"Computational Biology and Chemistry. 28・1. 51-60 (2004)
[Publications] Toshio Shimizu: "Internal gene duplication in the evolution of transmembrane proteins"Journal of Molecular Biology. (印刷中). (2004)
[Publications] Satoshi Mizuta, Toshio Shimizu: "Proceedings of the Second International Conference on Nonlinear Analysis and Convex Analysis"Wataru Takahashi and Tamaki Tanaka (Eds.), Yokohama Publishers. 579 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

膜貫通タンパク質構造・機能の網羅的分類

Principal Investigator

清水 俊夫 弘前大学, 理工学部, 教授 (00110750)

Research Products

[Publications] Masami Ikeda, Toshio Shimizu: "TMPDB : a database of experimentally-characterized transmembrane topologies"Nucleic Acids Research. 31・1. 406-409 (2003)

[Publications] Masafumi Arai, Toshio Shimizu: "Comprehensive analysis of transmembrane topologies in prokaryotic genomes"Gene. 304. 77-86 (2003)

[Publications] Nishio Takuhiro, Toshio Shimizu: "The cooperative binding of large ligands to a one-dimensional lattice : the steric hindrance effect"Biophysical Chemistry. 104・2. 501-508 (2003)

[Publications] Yoshiaki Sugiyama, Toshio Shimizu: "Identification of transmembrane protein functions by binary topology patterns"Protein Engineering. 16・7. 479-488 (2003)

[Publications] Toshio Shimizu: "The cooperative binding of surfactant ions by small oligomers of opposite charge"The Journal of Physical Chemistry : B. 107・32. 8228-8231 (2003)

[Publications] Kaoru Azumi, Toshio Shimizu: "Genomic analysis of immunity in a Urochordate and the emergence of the vertebrate immune system : "waiting for Godot""Immunogenetics. 55・8. 570-581 (2003)

[Publications] Yasuhito Inoue, Toshio Shimizu: "Proteome-wide classification and identification of mammalian-type GPCRs by binary topology pattern"Computational Biology and Chemistry. 28・1. 39-49 (2004)

[Publications] Jun-Xiong Xia, Toshio Shimizu: "ConPred_elite : a highly reliable approach to transmembrane topology prediction"Computational Biology and Chemistry. 28・1. 51-60 (2004)

[Publications] Toshio Shimizu: "Internal gene duplication in the evolution of transmembrane proteins"Journal of Molecular Biology. (印刷中). (2004)

[Publications] Satoshi Mizuta, Toshio Shimizu: "Proceedings of the Second International Conference on Nonlinear Analysis and Convex Analysis"Wataru Takahashi and Tamaki Tanaka (Eds.), Yokohama Publishers. 579 (2003)

清水俊夫弘前大学, 理工学部, 教授 (00110750)