アミノ酸配列からのタンパク質複合体形成の予測

从氨基酸序列预测蛋白质复合物的形成

• 批准号: 01J60033
• 负责人: 内古閑 伸之
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Nagoya University (2003)Tokyo University of Agriculture and Technology (2001-2002)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J60033/
• 关键词: アミノ酸配列情報; タンパク質立体構造; 構造分類; タンパク質立体構造形成原理; ゲノム; プロテオーム; ダンベル型タンパク質; 電荷バランス; 両親媒性

タンパク質の立体構造や複合体形成はアミノ酸残基の物理化学的相互作用によるメカニズムによって理解できる。複合体形成のメカニズムを考える基礎固めとして、アミノ酸残基間の静電相互作用に着目し、アミノ酸配列情報から伸びた形をしたタンパク質(伸長型タンパク質)の予測を行ってきた。伸長型タンパク質の立体構造の特徴はN末端側とC末端側のドメインが構造上、離れていることである。立体構造情報から得られた典型的な伸長形タンパク質はカルモジュリン、トロポニンCなどであった。また、典型的な伸長型タンパク質のアミノ酸配列から、この構造の形成メカニズムとして静電相互作用による斥力が支配的であると考えられる。実際に立体構造データベース(PDB)のアミノ酸配列による予測からカルモジュリン、トロポニンCが得られ、さらにDNA結合タンパク質も得られた。カルモジュリンやトロポニンCのアミノ酸配列は負電荷をもつアミノ酸残基を多く持っており、正電荷を多く持つペプチド分子と結合しやすい。一方でDNA結合タンパク質は正電荷を多く持ち、負に帯電しているDNA分子と結合しやすい。また、75種の生物ゲノムについてこの原理を適用し予測した。典型的な伸長型タンパク質であるカルモジュリンやトロポニンCはゲノム内にそれほど多くなく、伸長型タンパク質として予測された機能既知遺伝子情報の半分以上はDNA結合タンパク質であった。また、機能未知で伸長型と予測されたタンパク質は正電荷を多く持ちDNA結合タンパク質の性質を有していた。ヒトゲノムにおいては伸長型タンパク質が予測対象の75種の生物の中で最も多く予測され、機能未知でDNA結合タンパク質の性質を有している遺伝子も最も多く発見できた。以上の成果から、一般的なタンパク質の立体構造形成の相互作用をアミノ酸配列情報から考えるための方向性が見いだせた。

可以通过氨基酸残基的物理化学相互作用来理解蛋白质的三维结构和复杂形成。为了阐明复杂形成的机制，我们专注于氨基酸残基和预测的蛋白质（细长蛋白）之间的静电相互作用，这些蛋白质是从氨基酸序列信息中延伸的。扩展蛋白构象的特征是N端和C末端结构域在结构上分离。从构象信息获得的典型延伸蛋白是钙调蛋白，肌钙蛋白C等。此外，从典型的延伸蛋白的氨基酸序列中，据信静电相互作用引起的排斥力主要是形成这种结构的机制。实际上，基于构象数据库（PDB）的氨基酸序列（PDB）的氨基酸序列获得了钙调蛋白和肌钙蛋白C，并获得了DNA结合蛋白。钙调蛋白和肌钙蛋白C的氨基酸序列具有许多带负电荷的氨基酸残基，并且容易与高阳性高电荷的肽分子结合。另一方面，DNA结合蛋白具有较大的阳性电荷，并且容易结合带负电荷的DNA分子。此外，该原理用于预测75个生物学基因组。典型的延伸蛋白包括钙调蛋白和肌钙蛋白C，它们是典型的延伸蛋白，以及一半以上的功能已知遗传信息预测为延伸蛋白是DNA结合蛋白。此外，被预测为扩展和未知功能的蛋白质具有较大的正电荷，并且具有DNA结合蛋白的特性。在人类基因组中，预测延伸蛋白是预测的75种生物中的大多数，并且还发现了功能未知和具有DNA结合蛋白特性的最常见基因。从上述结果中，我们找到了一个方向，用于考虑从氨基酸序列信息形成一般蛋白质构象中的相互作用。

项目成果

Uchikoga, N., Ke, R., Akazawa, F., Sonoyama, M., Mitaku, S.: "Genome Scale Classification of Extended Proteins by a predictor SOSUIdumbbell"Genome Informatics. 14. 524-525 (2003)

Uchikoga, N.、Ke, R.、Akazawa, F.、Sonoyama, M.、Mitaku, S.：“通过预测因子 SOSUIdumbbell 对扩展蛋白质进行基因组规模分类”基因组信息学。