水溶性タンパク質の形態予測

水溶性蛋白质的形态预测

• 批准号: 03J61541
• 负责人: 今井 賢一郎
• 金额: $ 1.15万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J61541/
• 关键词: 二次構造; 二次構造ブレイカ; 水溶性タンパク質; 両親媒性残基; アナログタンパク質; 電荷分布; 構造生物学; バイオインフォマティクス

タンパク質のアミノ酸配列には、立体構造を形成するための物理化学的なシグナルがあると考えられる。そこで、本研究では、アミノ酸配列の物理化学的な特徴を解析し、立体構造形成を特徴づけるシグナルを見出し、それらを組み合わせることでタンパク質の形態、立体構造予測を行うと共にタンパク質の立体構造形成メカニズムの解明を目標としている。そこで、まず、アミノ酸配列の電荷分布に注目した。独自に考案したアミノ酸配列上の電荷分布を解析できるCharge Density plotを用い、アナログタンパク質ペアのアミノ酸配列の電荷分布を比較したところ、電荷分布が類似したペアが存在し、電荷分布が類似した立体構造の形成において重要なシグナルであることがわかった。しかしながら、電荷分布の類似性だけでは、構造類似タンパク質を絞り込むことは難しい。そこで、次に新たな立体構造シグナルとして二次構造ブレイカに注目した。もし、二次構造のブレイクポイントを予測することができれば、立体構造情報として重要な二次構造の予測において重要な情報となる。二次構造のブレイカとしては、プロリン、グリシンが有名であるが、本研究ではこれに加え、新たに両親媒性残基のクラスタに注目した。そして、両親媒性クラスタの周りの配列の物理化学的な特徴を解析したところ、ヘリックスの周期的な特徴がなく、疎水性の低い両親媒性クラスタは、二次構造のブレイカとなることがわかった。そこで、プロリン、グリシンとあわせて二次構造のブレイカを定義したところ、89%の精度で二次構造のブレイカを予測でき、ループの70%をカバーすることができた。このように精度良く二次構造のブレイカを予測することがきた。これをもとに二次構造予測を行えば、二次構造をより明確に予測することができ、電荷分布の情報と組み合わせれば、アミノ酸配列から構造類似タンパク質を絞り込むことができると考えられる。

人们认为蛋白质的氨基酸序列包含形成三维结构的物理化学信号。因此，在本研究中，我们将分析氨基酸序列的理化特征，寻找表征3D结构形成的信号，并将这些结合起来预测蛋白质形态和3D结构，以及了解蛋白质3D结构形成的机制的目标。就是为了阐明这一点。因此，我们首先关注氨基酸序列的电荷分布。当我们使用独特设计的电荷密度图来比较模拟蛋白质对的氨基酸序列的电荷分布时，该图可以分析氨基酸序列上的电荷分布，我们发现存在具有相似电荷分布的对，以及具有相似电荷分布的三维结构。发现了类似的电荷分布，发现这是形成的重要信号。然而，仅根据电荷分布的相似性很难缩小结构相似的蛋白质的范围。因此，我们接下来关注二级结构断路器作为新的 3D 结构信号。如果可以预测二级结构中的断点，则该信息对于预测二级结构将很重要，而二级结构与三级结构信息一样重要。脯氨酸和甘氨酸是众所周知的二级结构破坏者，但除此之外，本研究还重点关注两亲残基簇。当我们分析两亲簇周围排列的物理化学特征时，我们发现两亲簇缺乏周期性螺旋特征且疏水性较低，可充当Ta二级结构的破坏者。因此，当我们将二级结构破坏者与脯氨酸和甘氨酸一起定义时，我们能够以 89% 的准确度预测二级结构破坏者，覆盖 70% 的环。通过这种方式，我们能够高精度地预测二级结构破坏者。如果基于此进行二级结构预测，则可以更清楚地预测二级结构，并且当结合电荷分布信息时，可以认为可以从氨基酸序列缩小具有相似结构的蛋白质。

项目成果

Kenichiro Imai: "Common Pattern of Coarse-Grained Charge Distribution of Structurally Analogous Proteins"Chem-Bio Informatics Journal. 3巻,4号. 194-200 (2003)

Kenichiro Imai：“结构类似蛋白质的粗粒度电荷分布的常见模式”《化学-生物信息学杂志》第 3 卷，第 4 期。194-200 (2003)

Common pattern of coarse-grained charge distribution of structurally analogous proteins

结构相似蛋白质的粗粒电荷分布的常见模式

• 发表时间: 2003
• 期刊: Chem-Bio Informatics Journal 3(4)
• 作者: Imai;K.;(Mitaku;S.)
• 通讯作者: S.)