水溶性タンパク質の形態予測

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タンパク質のアミノ酸配列には、立体構造を形成するための物理化学的なシグナルがあると考えられる。そこで、本研究では、アミノ酸配列の物理化学的な特徴を解析し、立体構造形成を特徴づけるシグナルを見出し、それらを組み合わせることでタンパク質の形態、立体構造予測を行うと共にタンパク質の立体構造形成メカニズムの解明を目標としている。そこで、まず、アミノ酸配列の電荷分布に注目した。独自に考案したアミノ酸配列上の電荷分布を解析できるCharge Density plotを用い、アナログタンパク質ペアのアミノ酸配列の電荷分布を比較したところ、電荷分布が類似したペアが存在し、電荷分布が類似した立体構造の形成において重要なシグナルであることがわかった。しかしながら、電荷分布の類似性だけでは、構造類似タンパク質を絞り込むことは難しい。そこで、次に新たな立体構造シグナルとして二次構造ブレイカに注目した。もし、二次構造のブレイクポイントを予測することができれば、立体構造情報として重要な二次構造の予測において重要な情報となる。二次構造のブレイカとしては、プロリン、グリシンが有名であるが、本研究ではこれに加え、新たに両親媒性残基のクラスタに注目した。そして、両親媒性クラスタの周りの配列の物理化学的な特徴を解析したところ、ヘリックスの周期的な特徴がなく、疎水性の低い両親媒性クラスタは、二次構造のブレイカとなることがわかった。そこで、プロリン、グリシンとあわせて二次構造のブレイカを定義したところ、89%の精度で二次構造のブレイカを予測でき、ループの70%をカバーすることができた。このように精度良く二次構造のブレイカを予測することがきた。これをもとに二次構造予測を行えば、二次構造をより明確に予測することができ、電荷分布の情報と組み合わせれば、アミノ酸配列から構造類似タンパク質を絞り込むことができると考えられる。