分子進化を中心とする遺伝子情報解析のための人工知能システムの開発

遺伝子により規定される蛋白質およびそれに付随する糖鎖,イオン等がどのような特異的機能を持つかを明らかにするには,それらの構造や機能がどのように分子進化的に変化してきたかを解明することが有力な研究法となる。本研究では蛋白質の機能に支配的な影響を持つ3次元構造が分子進化的にどのように変化してきたかに重点を置いて解析するための統合的システムの開発を目的としている。これは単なる数値計算では対応が困難であり,構造と機能の相関の進化的発展等についてのデ-タベ-スの構築とそれを運用するための柔軟な推論能力を持つ人工知能システムの開発と最終目的としている。この目的のための第一段階として、所定のアミノ酸配列を持つボリペプチド鎖がどのような過程を経て最終構造に折りたたまれていくかをシミュレ-トするためのモデルの開発を試みた。ペプチド鎖中の各C_α原子の位置を中心とした反揆ポテンシャルと疎水性相互作用を持つ球状要素を長さ3.8A^^○の仮想結合で結んだPeanl necklaceモデルを考え,このモデル鎖のコンホメ-ションは上記の2種類のポテンシャルのほかに要素の排除体積効果を考慮したエントロピ-弾性力により規定されるとする。このモデルを用い残基数58のBPTIの延伸状態からの折りたたみ過程のシミュレ-ションを行なった。折りたたみの進行に伴ない疎水性残基が内側に集中していき,また鎖の両末端距離,慣性半径ともに実測値に收〓していくことが見出された。さらにC_αについての距離マップでも結晶構造のそれに近いものがしばしば出現する。Pearl necklaceモデルのような単純化モデルでも結晶構造に近い3次元構造が再現されることは蛋白質の高次構造形成機構の議論に大きな示唆を与えるものといえる。今後は異方性相互作用を持つ要素よりなるモデル鎖の構築とそれを用いた超2次構造やドメインの出現機構の検討を行なう予定である。

遺伝子により規定される蛋白質およびそれに付随する糖鎖,イオン等がどのような特異的機能を持つかを明らかにするには,それらの構造や機能がどのように分子進化的に変化してきたかを解明することが有力な研究法となる。本研究では蛋白質の機能に支配的な影響を持つ3次元構造が分子進化的にどのように変化してきたかに重点を置いて解析するための統合的システムの開発を目的としている。これは単なる数値計算では対応が困難であり,構造と機能の相関の進化的発展等についてのデ-タベ-スの構築とそれを運用するための柔軟な推論能力を持つ人工知能システムの開発と最終目的としている。この目的のための第一段階として、所定のアミノ酸配列を持つボリペプチド鎖がどのような過程を経て最終構造に折りたたまれていくかをシミュレ-トするためのモデルの開発を試みた。ペプチド鎖中の各C_α原子の位置を中心とした反揆ポテンシャルと疎水性相互作用を持つ球状要素を長さ3.8A^^○の仮想結合で結んだPeanl necklaceモデルを考え,このモデル鎖のコンホメ-ションは上記の2種類のポテンシャルのほかに要素の排除体積効果を考慮したエントロピ-弾性力により規定されるとする。このモデルを用い残基数58のBPTIの延伸状態からの折りたたみ過程のシミュレ-ションを行なった。折りたたみの進行に伴ない疎水性残基が内側に集中していき,また鎖の両末端距離,慣性半径ともに実測値に收〓していくことが見出された。さらにC_αについての距離マップでも結晶構造のそれに近いものがしばしば出現する。Pearl necklaceモデルのような単純化モデルでも結晶構造に近い3次元構造が再現されることは蛋白質の高次構造形成機構の議論に大きな示唆を与えるものといえる。今後は異方性相互作用を持つ要素よりなるモデル鎖の構築とそれを用いた超2次構造やドメインの出現機構の検討を行なう予定である。