タンパク質の配列アライメント法の改良とゲノム機能予測への適用

蛋白质序列比对方法的改进及其在基因组功能预测中的应用

基本信息

批准号：
02J61429
负责人：
土方敦司
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度は、アミノ酸配列のアライメント法の改良を行った。改良したアライメント法の精度を評価したところ、既存の方法と比べて、アミノ酸配列の一致度が低い場合(30%未満)に、より正確なアライメントを得られることがわかった。本年度は、この改良したアライメント法をホモロジーモデリング法と組み合わせることで、タンパク質の機能部位の予測を行った。具体的には、らん藻の概日時計の中心的役割を果たしているKaiCに適用した。KaiCは、ATP依存的に6量体を形成し、自己リン酸化することがこれまでに明らかとなっている。6量体形成および自己リン酸化は、概日時計の振動に重要であると考えられているが、リン酸化されるアミノ酸残基およびリン酸化のメカニズムは明らかとなっておらず、またKaiCの立体構造も決定されていない。そこでKaiCのリン酸化部位を予測する為に、KaiCとアミノ酸配列の類似性があるDNAヘリカーゼの立体構造を基にして、KaiCの6量体構造をホモロジーモデリング法によって構築した。KaiCとDNAヘリカーゼのアミノ酸配列の一致度は30%を下回っている為、改良したアライメント法を用いることで、既存の方法よりも精度よいアライメントが得られることが期待された。構築したKaiCの6量体構造に基づき、リン酸化部位の予測を行った。名古屋大学の近藤孝男グループらが実験によって自己リン酸化部位を同定したところ、予測したアミノ酸残基が確かにリン酸化されることが明らかとなった。同定されたリン酸化部位は、6量体構造のサブユニット接触部位に存在しており、自己リン酸化が起こる為には6量体が形成される必要があること、および隣のサブユニットが結合するATPの加水分解によってリン酸基が転移されることがはじめて示唆された。

去年，我们改善了氨基酸序列的比对方法。评估改进对准方法的准确性表明，与现有方法相比，氨基酸序列匹配较低（小于30％）时，可以实现更准确的比对。今年，我们将这种改进的比对方法与一种同源建模方法相结合，以预测蛋白质功能位点。具体而言，它应用于KAIC，KAIC在藻类的昼夜节律中起着核心作用。以前已经显示，KAIC以ATP依赖性方式形成Hexamers并自磷酸化。六聚体的形成和自磷酸化被认为对昼夜节律的时钟振动很重要，但是磷酸化的氨基酸残基尚不清楚，磷酸化的机制尚不清楚，也没有确定KAIC的构象。因此，为了预测KAIC的磷酸化位点，KAIC的六聚体结构是通过基于DNA解旋酶的三维结构来构建的，DNA解旋酶的氨基酸序列与KAIC相似。由于KAIC和DNA解旋酶的氨基酸序列匹配30％以下，因此可以预期，通过使用改进的比对方法，比对齐比现有方法更准确。基于构造的KAIC的六聚体结构预测磷酸化位点。当名古屋大学的Kondo Takao组和其他人通过实验鉴定出自磷酸化位点时，发现预测的氨基酸残基确实被磷酸化。确定的磷酸化位点存在于六聚体结构的亚基接触位点，并首次提出必须形成六聚体以使自磷酸化发生，并且磷酸基团是通过对邻近亚基结合的ATP的水解转移的。