高精度タンパク質間相互作用予測システムの開発

代表研究者：　清水　謙多郎（東京大学大学院農学生命科学研究科　教授）

①目的

タンパク質の機能の多くは、タンパク質と他の分子（タンパク質、リガンド、核酸など）の間の相互作用（以後、タンパク質間相互作用と呼びます）によるものです。しかしながら、実験によるタンパク質間相互作用解析には、一般に複雑な手順・高額な装置・研究者の熟練等が必要です。一方、バイオインフォマティクスの手法を用いた従来の相互作用予測・解析システムでは、詳細な機能の解析を行うのに十分な精度を得ることが難しいという問題があります。そこで、本研究では、従来よりも高精度のタンパク質間相互作用予測システムの開発を行います。具体的には、タンパク質間相互作用予測、相互作用部位予測、ドッキング予測、高精度相互作用解析の統合的なシステムを開発します。

②研究概要

我々は、タンパク質間相互作用予測について、相互作用予測、相互作用部位予測、ドッキング予測、詳細な相互作用解析の4つの項目について研究を行います。相互作用予測は、タンパク質-タンパク質、糖鎖の相互作用予測手法を開発します。相互作用部位予測では、タンパク質-タンパク質、リガンド、糖鎖が相互作用する部位を予測する手法を開発します。ドッキング予測では、タンパク質の単体構造から複合体構造を予測します。また、我々はこうした手法の開発と合わせてデータベースも構築していきます。さらに、芳香環水酸化ジオキシゲナーゼ（ROS）の系において、特異的相互作用、電子伝達経路の解明に関する研究も行います。

③研究概要図

④成果

平成21年度は、ゲノムワイドに適用できる、配列情報のみを用いたタンパク質-タンパク質相互作用予測およびタンパク質-糖鎖の結合予測手法を開発し、従来の手法よりも高い予測精度を実現しました。また、タンパク質の4次構造を考慮したタンパク質-リガンドの相互作用データセットを構築し、酵素の機能と相互作用部位との相関を解析しました。さらに、タンパク質-糖鎖の相互作用データベースを構築に着手しました。ドッキング予測では、これまで、球面調和関数と新規に設計した正規直交基底関数の級数展開による高速内積計算を使ったアルゴリズムを開発してきましたが、平成21 年度は、エネルギー最小化などによる構造精密化の手法を開発し、さらに予測精度を向上させています。

（2010/05/07更新）