ゲノムワイドな構造・機能分類による膜蛋白質の機能理解:G蛋白質共役型受容体

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(1)膜貫通ヘリックス部分の極性領域の擬似座標、ループ部分の長さと平均疎水性値、既知の低分子リガンド、ペプチド性リガンドの分子量、疎水性値、電荷、などのGPCRの各ドメインの物理化学的特性と、結合Gタンパク質の種類(Gi/o, Gq/11/12,Gs, Gt等)との相関性を基にして、結合Gタンパク質を予測するプログラムを作成した。予測精度は85%以上になっている。これを用いてヒトの機能未知GPCR、数百配列に対して機能予測を行った。(2)これまで開発済みの、GPCR遺伝子予測自動化システムを用いて、223種の細菌と、7種の真核生物のGPCR遺伝子を同定した。これらに対して、上記プログラムを用いて、機能分類及び予測を行った。また、これらのGPCRのゲノム上でのマップ情報も解析したところ、特にヒトゲノの嗅覚・味覚受容体など感覚器の受容体は、ゲノム配列上で、狭い領域に高密度に集積したクラスター領域を形成することが判り、ゲノム上の分布構造からも機能が予測できる可能性を示した。(3)クラスAファミリーに属するGPCRに関して、比較モデリングで立体構造を予測し、結合リガンド構造を最適化する方法はすでに開発済みであるが、これをヒスタミン受容体や、嗅覚受容体に適用し、変異体実験による機能変化をよく説明できる結果を得た。この結果は、本特定研究で開発した立体構造モデリング、リガンドドッキング計算の妥当性を示している。(4)16年度までの結果を基にして上記の生物種に対して、GPCR配列候補を収めた総合データベースを構築した。また、上記で開発した機能予測プログラム(結合Gタンパク質予測プログラム)をWEBサーバーとして組み込み、公開準備中である。