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プロテオーム時代におけるタンパク質立体構造の第一原理的予測

蛋白质组时代蛋白质3D结构的第一性原理预测

基本信息

批准号：
13208018
负责人：
高田彰二
金额：
$ 4.1万
依托单位：
Kobe University
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：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13208018/
关键词：
ゲノム生体分子蛋白質バイオテクノロジープロテオーム

项目摘要

ポストゲノムシークエンシング時代において、タンパク質の構造、機能を知ることが分子生物学の最重要課題である。本研究はタンパク質立体構造の第一原理的予測に真っ向から挑戦するものである。その解決のために、3つの側面から研究を進める。1)良いモデル=エネルギー関数の構築、2)高効率な構造探索法の開発、および3)ドメイン境界の予測法の開発。本研究はそれぞれに独自のアプローチで挑み、ゲノム配列がコードする大規模なタンパク質群の立体構造予測を目指す。(1)まず、Zスコア法によるエネルギー関数の最適化を行った。エネルギーパラメータのトレーニングのために40個のタンパク質のセットを用意し、各々について変性構造を構造データベース中の別の構造へのThreadingでつくった。構造予測を可能とするエネルギー関数は、セットの全てのタンパク質が十分に小さいZをもつことを満たす必要があるので、その平均Z_<ave>を最小化した。最小化にはシミュレテッドアニーリング法を用い、メトロポリスモンテカルロ(MC)法で最適パラメーターを探索した。(2)得られたエネルギー関数の精度を確かめるために、Park&Levittのdecoy(非天然構造)セットによる構造認識テストを行った。セットの全てのタンパク質で天然構造に近いほどエネルギーが低いという相関がみられ、エネルギー関数による天然構造の認識ができた。(3)得られたエネルギー関数を使って、比較的小さなタンパク質を対象として、Bakerのフラグメントアセンブリ法により構造予測を行った。まず、構造データベースから配列相同性を基準にフラグメント(3残基、9残基断片)候補を選び、それらを組み合わせて3次構造を構築した。3次構造をつくるときには、フラグメントを置換していくMC法で行った。比較的小さく単純なトポロジーをもつタンパク質Immunoglobulin-binding Protein G の立体構造予測結果を示す。局所構造を既知構造に限った狭い構造空間での構造予測は成功したといえる。(4)さらに統計力学に基づくレプリカ交換分子動力学法で構造予測を行った。温度レプリカ交換法では、レプリカを温度に関してランダムウォークさせることで、幅広く構造空間を探索することができる。広い構造空間においてもprotein Gのおおまかなトポロジーの予測に成功した。

The most important topic of molecular biology is to understand the structure and function of molecular biology. In this paper, the first principles prediction of three-dimensional structures is studied. The solution of the problem is to improve the research of the problem. 1)2) Development of high efficiency structural exploration method; 3) Development of prediction method for boundary conditions. This study aims to provide an independent guide to the spatial structure prediction of large-scale mass groups in the field of mass transfer and mass transfer. (1)The optimization of the number of problems encountered in the process of production is carried out. 40 different types of structures, different types of structures. Structure prediction is possible, and the quality of the whole structure is very small<ave>. Minimize the use of the multi-media approach, the multi-media approach (MC), the optimal multi-media approach (2)The accuracy of the data obtained from Park&Levitt's decoy(non-natural structure) is accurate. The natural structure of the whole body is close to the middle and the lower part of the body is close to the middle and the lower part of the body is close to the middle. (3)The results show that: (1) the quality of the product is better than the quality of the product;(2) the quality of the product is better than the quality of the product;(3) the quality of the product is better than the quality of the product; and (4) the quality of the product is better than the quality of the product. The structure of the three residues is composed of three residues and nine fragments. 3-order structure: MC method Comparison of the results of stereo structure prediction of small pure Protein G The structure of the bureau is known to be limited to the narrow structure space, and the structure prediction is successful. (4)Structural prediction based on statistical mechanics and exchange molecular dynamics The temperature exchange method is used to explore the structural space. The prediction of protein G in the structural space was successful.