タンパク質の構造を予測する私達の研究室ではコンピュータを用いたタンパク質の立体構造予測行っている．運動方程式に基づき，分子式(アミノ酸の配列情報)のみから，立体構造を予測しようというものである． 31 October 2002 , ISDL 自然に存在するタンパク質の形 • 自然界に存在するタンパク質は各々のタンパク質ごとに特定の複雑な立体構造で存在する． 31 October 2002 , ISDL 立体構造と機能 Part.1 タンパク質はランダムな立体構造の状態では機能しない．特定の形で折り畳まれているもののみが機能する．ひも状態(ランダム) 特定の立体構造生体内で機能を発揮しない生体内で機能を発揮する 31 October 2002 , ISDL 立体構造と機能 Part.2 生体内においては，正常でない構造をもつタンパク質は本来の機能を発揮できないため，病気の原因になっている．誤った折り畳みによる症例アルツハイマー病，プリオン病(狂牛病) (左) 正常なプリオンタンパク (右) 感染症のあるプリオンタンパクタンパク質の立体構造と機能が密接に関わっている 31 October 2002 , ISDL 立体構造予測が何に役立つか？実際に立体構造を予測することで何に利用されるのか？実験的に生のタンパク質を用いて各々のタンパク質に対し現在知られているタンパク質の構造類似性を発見する．て機能と，全ての空間構造を網羅的に探すことは，不可能その機能も類似であると予測できる．である．実験的にタンパク質の機能を解明することのアミノ酸配列が遺伝子の情報からわかるが，まだ発見されてサポートとして用いられることになる．いないタンパク質を立体構造予測する．実験のサンプルとして立体構造を提示できる．病理の解明，新薬の開発 31 October 2002 , ISDL 立体構造を決定するものタンパク質の自然な状態がそのタンパク質の最も安定した状態，エネルギーの最も低い状態となっていることが知られている． High Energy Low 自然のタンパク質の立体構造＝最も安定した(エネルギーの最も低い)状態 31 October 2002 , ISDL 空間構造を表現するパラメータタンパク質は各々の分子が共有結合を行うことで形成される．立体構造は各々の分子の位置により変化する．結合長---分子間の距離結合角---３分子間のなす角度二面角---ねじれの角(回転軸) 結合している分子が決まれば一意的に決定する立体構造を決める設計変数 z 座標 y 座標 x 座標 31 October 2002 , ISDL タンパク質のエネルギー関数エネルギーの高い状態では分子同士の力関係が不安定．安定したエネルギーの低い状態に落ち着く．最小エネルギーとなり，自然に存横軸：タンパク質の空間状態(立体構造) 在するタンパク質の立体構造縦軸：エネルギー値最小化問題としてcomputerでの解析が可能 31 October 2002 , ISDL