局所ホモロジー探索による蛋白質の構造・機能ドメイン解析

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一次構造のみ, あるいはそれに加えて主な機能のみが知られている蛋白質について, その未知の構造や機能を知るため, 従来の相同性解析手法を改良して,より微視的かつ包括的なものにした.1.対象とする蛋白質ならびにデータベース中の全蛋白質から15〜30残基長の分節をとってきて, その間の類似性をアミノ酸間類似度行列を用いてスコアづける. この際, スコア分布の平均値と標準偏差をデータベース中の全蛋白についてのアミノ酸組成から求め, それによってスコアを規格化する. 次に個々の相手蛋白を, それに含まれる全類似分節のスコア値の総和をもってランクづける. これにより, 蛋白間のファミリー, スーパーファミリー, それ以外の蛋白の序列が明確に定量づけられた.2.次にそれら類似性を示す核分節が, 対象蛋白内のどこに存在するかを包括的に知るためのグラフィックプロットを考案した. 縦軸方向に一度に50個程度の蛋白質をランク順にとり, 横軸にとった対象蛋白残基位置上, 類似性の見られる部位にプロットしてゆく. これにより, ファミリー, スーパーファミリー内で, どの部分領域が類似性を保っているのか, さらにそれ以外の蛋白が, 対象蛋白のどの局所領域と類似性をもつのかが明らかとなる. これを三次元構造既知のリゾチームやモリンプロテアーゼに適用した結果, 全蛋白群に対し, 類似性が高頻度に見られる領域が, 従来言われている構造ドメインに対応すること, 別の構造ユニットとして知られているモジュール構造との一致は少ないことがわかった.3.この手法を, 組み換えに関与する大腸菌rec A蛋白質に適用した所, それが大きく3つの部分領域にわかれること, ATPaseやプロテアーゼ, 核酸結合蛋白との局所的類似性が, 特にC末の第3の領域に見出されることがわかった. この他, RNAポリメラーゼやがん蛋白質への適用を進めつつある.