タンパク質の適応地形の探索

探索蛋白质的适应性拓扑

基本信息

批准号：
12208013
负责人：
坂本健作
金额：
--
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

コンピューター科学の分野では,生物の遺伝から啓発された「遺伝的アルゴリズム」が,複雑な組み合わせ最適化問題を解くための強力なツールになっており,交叉や突然変異が「解」の探索にどのように働くかが研究されている.本研究では,タンバク質の配列空間上の適応地形を探索する手法として用いることで,あるタンパク質から他のタンパク質に分子進化するときのルールを明らかにすることに向けた研究を行った.コンピューター科学の手法である.「遺伝的アルゴリズム」と分子生物学実験とは,元来異質のものである.本年度は,これらの間の「互換性」を確立することを主な目的とした.酵素変異体の活性は,目的関数に相当し,一時に多数の変異体の活性を数値化することが必要になる.ここでは,遺伝学的方法によって間接的に行う方法を検討した.すなわち,lacZ遺伝子中のアンバーコドンのサプレッションの効率を,個々の変異酵素の活性の指標とすることで,活性の数値化を行う.lacZの発現量は,コロニーの着色によってランク付けを行う.一方,「交叉演算」のための実験手法は,「DNAシャフリング」法を改変することによって開発し,組み換えの効率について検討を行った.目的関数の数値化は,上記のサプレッション系によって効率よく行えることが明らかになった.活性の高い変異体を含むコロニーは濃い青に着色し,活性の低いものはコロニーの中央が少し青くなっているだけである.この写真は十分着色した後で撮影しているので,濃い青のものは全て同程度に青く見えるが,着色の経時変化を追うことで,細かくランク付けすることが可能である.また,青コロニーの割合は,本研究以前に行った予備的研究の結果と良く一致しており,確かに,期待する活性を持つ酵素の変異体の検出に成功している.一方,GFP遺伝子を用いた予備的実験から,開発した「交叉法」が,予期通りの効率で遺伝子間の組み換えを起こすことを確認した.

在计算机科学领域，通过生物体的遗传来阐明的“遗传算法”已成为解决复杂组合优化问题的有力工具，并且正在对交叉和突变在寻找“解决方案”方面的作用。在这项研究中，我们进行了研究，旨在通过将其用作探索tambourbag序列空间上的适应性地形的一种方法来阐明从一种蛋白到另一种蛋白的分子进化规则。计算机科学这是一种技术。 “遗传算法”和分子生物学实验最初是异质的。今年，主要目的是在这些之间建立“兼容性”。酶突变体的活性对应于目标函数，必须一次量化许多突变体的活性。在这里，我们研究了一种使用遗传方法间接执行的方法。换句话说，通过使用抑制LACZ基因中的琥珀色密码子作为单个突变酶活性的指标，我们可以实现定量的活性。 LACZ的表达水平通过为菌落着色而排名。同时，通过修改“ DNA洗牌”方法开发了一种“交叉操作”的实验方法，并检查了重组的效率。据揭示，可以使用上述抑制系统有效地进行目标函数的量化。含有高活性突变体的菌落是彩色的深蓝色，而活性较小的菌落在菌落中心仅略有蓝色。这张照片显示了由于颜色足够后拍摄的图像，因此所有深蓝色的蓝色看起来都相似，但是通过遵循随着时间的推移着色的变化，可以详细排名。此外，蓝色菌落的比例与在本研究之前进行的初步研究的结果非常吻合，并且当然可以检测具有预期活性的酶的突变体。同时，使用GFP基因的初步实验证实，开发的“交叉方法”会导致与预期效率的互助。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

K.Sakamoto et al.: "Molecular computation by DNA hairpin formation"Science. 288. 1223-1226 (2000)

K.Sakamoto 等人：“通过 DNA 发夹形成进行分子计算”科学。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

坂本健作: "DNAコンピュータでNP完全問題を解く"bit. 32. 54-61 (2000)

Kensaku Sakamoto：“用 DNA 计算机解决 NP 完全问题”32. 54-61 (2000)。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

坂本健作: "生体分子と計算"数理科学. 38巻. 54-60 (2000)

坂本健作：“生物分子与计算”数学科学卷 38. 54-60 (2000)

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坂本健作其他文献

軟Ｘ線分光による酸素欠陥を制御したTiO2-δ 薄膜の電子構造

软X射线光谱法研究氧缺陷可控的TiO2-δ薄膜的电子结构

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
坂本健作;大竹和正;山口翔平，土屋敬志，簑原誠人，小林正起，堀場弘司，組頭広志，樋口透;鈴木直哉，川村欣也，土屋敬志，簑原誠人，小林正起，堀場弘司，組頭広志，樋口透;堀尾眞史，芝田悟朗，鈴木博人，徐健，輿石佳佑，今野巧也，高橋晶，扇太郎，佐藤秀孝，小林正起，簑原誠人，堀場弘司，組頭広志，足立匡，小池洋二，藤森淳;川村欣也，鈴木直哉，土屋敬志，簑原誠人，小林正起，堀場弘司，組頭広志，樋口透
通讯作者：
川村欣也，鈴木直哉，土屋敬志，簑原誠人，小林正起，堀場弘司，組頭広志，樋口透