Jmolを用いた研究紹介のデモ(2008年3月)
(Java Runtime Environmentのインストールが必要です）オープンキャンパス2008でのデモ内容
2008年2月18日 情報A棟５階A506の部屋でお待ちしております。
講座概要
情報科学と生物学の融合領域「バイオインフォマティクス」 において、本講座は、蛋白質の立体構造データを駆使する「構 造バイオインフォマティクス(structural bioinformatics)」の 分野を担当し、蛋白質の配列と構造との関係、さらに構造と機 能の関係の理解を目指した理論的・情報学的な研究を行います。 そのためには、データベースの単なる統計調査や既存のソフト ウエアを使用した計算機実験にとどまらず、新規のアルゴリズ ムやプログラムの開発も積極的に行います。
蛋白質の配列・構造・機能の関係を知る
蛋白質は、生体内で様々な機能を担う、重要な分子です。
化学的には２０種のアミノ酸が特定の順番で重合した高分子ですが、
その配列の並び方によって、様々な形に折り畳まり、
極めて多様な物性、機能を持つことができます。
この蛋白質という分子を特徴づけるデータとして、
２０種のアミノ酸の並び方を示した「配列」、X線結晶解析や
NMRで得られた立体的な「構造」、ほかの分子のデータと結合した
複合体の立体構造、プロテオミクスなど様々な相互作用をまとめた
「機能」の３種類があり、それぞれ実験データを集めた巨大なデータベースが
世界中で作成されています。我々は、これらのデータベースを駆使し、
配列、構造、機能の関係を情報科学的に明らかにしていくことを
研究の目的としています。
主な研究分野
- 蛋白質の立体構造比較と立体構造予測
現在、３万以上の蛋白質の立体構造データが決定されており、
その構造を比較・分類することの重要性は増しています。我々
は立体構造比較プログラムMATRASを開発し、その比較サー
ビスを行うWEBサーバも立ち上げています。また、ホモロジ
ー・モデリングによる立体構造予測の改良も進めています。
- 複合体のモデリングによる蛋白質間相互作用予測
蛋白質間の相互作用は多くの生命活動の基盤をなすため、もし、
アミノ酸配列から相互作用する相手の蛋白質を絞り込むことが
できれば、その蛋白質の機能についての知見が得られます。
我々は、ゲノム中に多数のホモログが存在する蛋白質ファミリ
ー間の相互作用について、それぞれのホモログが相互作用する
かどうかを、ホモロジー・モデリングで予測された複合体立体
構造をもとに、アミノ酸ペアの接触スコア関数を計算すること
で判別しようとしています。
- ポケット形状の発見による低分子結合部位の推定
低分子はポケット形状をした表面に好んで結合することが知ら
れています。我々は、大小２種のプローブ球を用いて蛋白質表
面からポケット形状部を発見するプログラムPHECOMを新た
に開発しました。このプログラムは球の凸包のアルゴリズムを
拡張した計算幾何学のアルゴリズムを用いています。
また、同じアイデアを３次元画像処理の技術モルフォロジーを
用いて実装したプログラムGHECOMも開発しています。
これらのプログラムをもとに、より詳細な形状・原子配置を考慮した、低分
子結合部位の分類・予測を行っていきます。
- 混合正規分布を用いた蛋白質構造近似表現
多数の原子の集合である蛋白質構造を、少数の正規分布の和で
近似表現する方法を開発しています。この表現法を用いて、２
つの構造のドッキング計算、および、電子顕微鏡による３次元
電子密度に原子モデルを当てはめる計算、を高速に計算するこ
とを考えています。