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電子波動関数から探る蛋白質の立体構造構築原理と機能予測

从电子波函数探索蛋白质三维结构构建和功能预测的原理

基本信息

批准号：
18657047
负责人：
櫻井実
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

金属酵素(特に亜鉛含有蛋白質)のX線結晶構造に対し、蛋白質内での残基数の空間分布を金属からの距離の関数として統計的に分析するとともに、分子軌道の局在性をアミノ酸残基ごとに分けて整理し、金属に近い残基は他の残基と比べてフロンティア軌道付近に局在しやすいことを示した。また、これらのベンチマークデータ結果に基づいて金属タンパク質の金属結合部位予測法を探索した。構造と機能が既知の蛋白質をCATRESやCSAなどの活性部位データベースからEC classを偏りなく包括するように52個サンプリングした。平均残基間距離、量子化学計算による平均残基間相互作用エネルギー、溶媒露出面積、基準振動解析による揺らぎをすべてのタンパク質の各残基に対して計算し、蛋白質内で基準化した。各データの相関および活性残基との関連を調べた後、多変量解析の手法である主成分分析(PCA)と正準判別分析(CDA)を行い、活性残基の予測ができるかを検討した。その結果、活性残基の各データはいずれも他と比べて特異的な分布を示した。PCAによって得られた第1主成分と第2主成分をプロットした散布図から活性残基をおおよそ識別することができた。この新しい2つの変数はいずれも上述の残基の物理量をバランスよく重ね合わせたものであることが固有ベクトルの係数から分かった。一方、CDAの結果からは予想したほどの分離はできなかった。この場合第1判別関数はほとんど平均残基間相互作用エネルギーの寄与だけからなり、活性残基をその他残基から判別するよりむしろ、電荷の有無に過剰な重みがかかった判別がなされてしまったと考えられる。以上述べたとおり2つの判別関数にはまだ不十分な点があるが、それらの散布図からおおよその活性部位残基の判別ができたことは前進である。

X-ray crystal structure of metalloenzymes (especially those containing proteins), spatial distribution of residues in proteins, statistical analysis of distances between metals and molecular orbitals, sorting of residues near metals and other residues, and analysis of molecular orbitals. The method of metal binding site prediction based on the results of the experiment was explored. The structure and function of the protein are known as CATRES and CSA, and the active site is classified into EC classes, including 52 classes. Average interresidue distance, quantum chemical calculation, average interresidue interaction, solvent exposure area, reference vibration analysis, calculation of each residue in the protein, and reference The correlation between the active residues and the residues was investigated by principal component analysis (PCA) and positive discriminant analysis (CDA). As a result, the distribution of active residues in different species is shown. The first principal component of PCA was identified by the second principal component. The number of new residues is the number of residues in the residue. The number of residues is the number of residues in the residue. A party, CDA and the results of In this case, the first discrimination factor is the average residue interaction, the active residue and the other residue discrimination factor, and the presence or absence of the charge. Based on the above determination criteria, the active site residues are determined.