生体内化学反応知識ベースの構築と代謝経路の予測

点击翻译按钮获取中文摘要

ある生物種のゲノムにコードされている全ての酵素遺伝子の組み合わせから,その生物種が生命維持のためにおこなっている代謝活動を推定・再構築することを目的として研究をおこなった.代謝反応予測に必要な細胞内化学反応を知識化する3つの方法について検討した.すなわち,酵素反応の知識化-ニューラルネットワークによる酵素反応の分類,代謝経路に繰り返し現われる反応の抽出,化学反応機構にもとづく酵素反応の分類について検討した.その結果,酵素反応の知識化,なかでも基質特異性を知識化,することは極めてむつかしいことがわかった.これは,1酵素1基質という例が多いので,基質の構造的特徴を抽出することができないことによる.また,代謝経路に繰り返し現われる反応シークエンスは少なかった.この理由は,酵素機能の分類として利用されているEC番号は,必ずしもその酵素が触媒している化学反応機構を反映しているわけではないことによる,と考えられる.このようにEC番号は知識化の指標として利用するにはふさわしくないことがわかった.反応機構が共通している酵素反応を同じ反応様式であるとしてグループ化したところ,16反応様式に分類できた.これは基質特異性と化学反応による構造変換に関する情報を与えている.各酵素反応について有機化学的反応機構に基づいた分類や基質の化学構造を加えた知識化をおこなってはじめて,与えられた候補代謝中間体に対する反応性評価をおこなうことができるのであろう.また,蛋白質立体構造と機能との進化的類縁関係も解析することができるものと期待される.