膜貫通タンパク質構造・機能のプロテオーム解析

跨膜蛋白结构和功能的蛋白质组分析

• 批准号: 14015203
• 负责人: 清水 俊夫
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Hirosaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14015203/
• 关键词: 膜貫通タンパク質; 膜貫通トポロジー; 膜貫通トポロジー予測法; 予測性能評価; シグナル配列; ゲノムスケール解析; 網羅的機能予測; 膜貫通トポロジーの進化

論文から収集した、実験によって決定された膜貫通トポロジーのデータベースを構築し、インターネット上に公開した(TMPDB)。このデータセットを用いて既存の10種類のトポロジー予測法の性能評価を行った結果、予測精度は最良のもので65%程度であった。これらの予測法の組み合わせによって予測精度を75%強まで向上させることに成功した(コンセンサス予測法、ConPred_all)。さらに、シグナル配列予測法(DetecSig、予測精度95%)を独自に開発し、トポロジー予測の精度を損なうことのないシグナル配列処理の手順を確立した。また、新しい考え方のコンセンサス予測法(ConPred_elite)の開発も行った。この方法は、トポロジー予測ができる配列の数を犠牲にする(膜貫通タンパク質全体の20-30%のみ予測可能)代わりに、その予測精度を大幅に高くする(90%以上)という戦略に基づくものである。以上のような予測法と手順を適用して、原核ゲノム50種から予測された膜貫通タンパク質(約2万5千配列)について、これまで報告されているもの比べてより信頼性の高い網羅的トポロジー解析を行った。プロテオーム中に占める膜貫通タンパク質の割合は、平均で22%であった。シグナル配列を持つタンパク質配列の割合は、膜タンパク質で約18%、水溶性タンパク質では10%程度であった。また、シグナル配列を持つ膜貫通タンパク質(タイプ1)のN端ループの長さは、他のタイプに比べて長いもの割合がきわめて高く、シグナル配列の存在と機能との間に密接な関係があることを明らかにした。さらに、50原核ゲノムから予測された膜貫通タンパク質配列全てを対象として、配列内の類似性比較を網羅的に行うことによって、遺伝子内重複によるトポロジー進化の可能性についても詳しく検討し、2倍体型の遺伝子内重複によって形成されたと考えられる膜貫通タンパク質の事例を数多く見つけだすことに成功した。

The paper sets up a framework for the development and implementation of the film technology. The performance evaluation results of the existing 10 types of prediction methods were evaluated, and the prediction accuracy was up to 65%. The combination of these prediction methods was successful with a prediction accuracy of 75%. In addition, the algorithm of group alignment prediction (DetecSig, prediction accuracy 95%) is developed independently, and the accuracy of group alignment prediction is reduced. Development of ConPred_elite (ConPred_elite) This method is based on the number of measurements (20-30% of the total membrane penetration), and the accuracy of the measurements is significantly higher (more than 90%). The above prediction methods and procedures are applied to the prokaryotic system, and 50 kinds of prediction methods are used to analyze the membrane penetration quality (about 25,000 arrays). On average, 22% of the film penetration rate was achieved. The quality of the film is about 18%, and the water solubility is about 10%. The length of the N-terminal part of the film is longer than the length of the N-terminal part of the film, and the length of the film is longer than the length of the film. The close relationship between the existence and function of the film is clear. In addition, 50 pronuclei must be predicted to have membrane penetration and quality alignment, and similarity comparisons within the alignment are included. The possibility of evolution of intra-molecular duplication is discussed in detail, and the formation of intra-molecular duplication of diploids is examined. There are many cases of membrane penetration and quality comparison.

项目成果

M.Arai, M.Ikeda, T.Shimizu: "Comprehensive analysis of transmembrane topologies in prokaryotic genomes"Genes. 303(1). 77-86 (2003)

M.Arai、M.Ikeda、T.Shimizu：“原核基因组跨膜拓扑的综合分析”基因。

D.M.Lao, T.Okuno, T.Shimizu: "Evaluating transmembrane topology prediction methods for the effect of signal peptide in topology prediction"In Silico Biology. (in press). (2003)

D.M.Lao、T.Okuno、T.Shimizu：“评估跨膜拓扑预测方法对信号肽在拓扑预测中的影响”，《Silico Biology》。

N.Miura, K.Shida, R.Kawashima, Y.Kawazoe, H.Fukuda, T.Shimizu: "BREED : automatic brain region extraction method from 3D MRI T1-weighted image"Journal of Computer Assisted Tomography. 26. 927-932 (2002)

N.Miura、K.Shida、R.Kawashima、Y.Kawazoe、H.Fukuda、T.Shimizu：“BREED：从 3D MRI T1 加权图像中自动提取大脑区域的方法”计算机辅助断层扫描杂志。

D.M.Lao, T.Okuno, T.Shimizu: "Influence of Signal Peptide in Transmembrane Topology Prediction"Proc. Of the 2002 International Conference on Mathematics and Engineering Techniques in Medicine and Biological Sciences. 461-467 (2002)

D.M.Lao、T.Okuno、T.Shimizu：“信号肽在跨膜拓扑预测中的影响”Proc。

T.Shimizu, A.Minakata: "Effect of divalent cations on the volume of a maleic acid copolymer gel examined by incorporating lysozyme"European Polymer Journal. 38. 1113-1120 (2002)

T.Shimizu，A.Minakata：“通过掺入溶菌酶检查二价阳离子对马来酸共聚物凝胶体积的影响”欧洲聚合物杂志。