転写因子のターゲット予測と認識データベース

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本研究では、遺伝子発現を制御する転写因子系について、ターゲット部位や遺伝子を予測する方法を開発するとともに、転写因子と核酸の認識に関するデータベースを開発した。ターゲット予測法については、蛋白質・DNA複合体の構造データベース中の塩基とアミノ酸の相互作用を統計解析することにより、それらの間の経験的相互作用ポテンシャルを導出した。このポテンシャルを用いて実際の蛋白質・DNA複合体に対して全体の相互作用ポテンシャルに相当するものを計算し、以下のような解析を行った。まず、ゲノム上の実際のDNA配列を複合体中のDNA配列と置き換えて(threading)相互作用ポテンシャルを計算すると、ターゲットの予測が可能となる。また、複合体中のDNA配列を多くのランダムな配列に置き換えて相互作用ポテンシャルを計算しそれと比較することにより、複合体中の特異DNA配列に対する相互作用の特異性スコアを計算した。いくつかの転写因子については、特異性スコアはかなり高い値を示し、かなりの精度で予測が可能なことを示した。一方、DNA塩基とアミノ酸の相互作用の計算機シミュレーションを行い、上記の統計ポテンシャルに相当するものを計算した。これまでにいくつかの塩基とアミノ酸のペアについて計算したところ、アミノ酸と塩基はそれぞれの組み合わせに対して異なる特異性を示すこという結果が得られた。また、実験構造とも合致する結果が得られた。蛋白質・核酸認識データベースについては、蛋白質・核酸複合体の構造データを収集し、モチーフ別に分類、検索可能な「蛋白質・核酸複合体構造データベース」、アミノ酸・塩基の特異的相互作用の構造情報を検索するための「アミノ酸・塩基相互作用データベース」、及び「蛋白質と核酸との相互作用に関する熱力学データベース」を開発し、すでにインターネットで公開した。