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協奏分子システム研究センター古賀グループ

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場所:明大寺キャンパス
Annual Review : こちら

タンパク質立体構造・機能,人工設計,計算機シミュレーション,生化学実験

タンパク質分子の新規デザイン

タンパク質分子は、アミノ酸配列に従ってほどけた紐のような状態から自発的に折りたたまり特異的な3次元立体構造を形成した後に、その3次元立体構造に基づき機能を発現することで、生命システムにおけるパーツとして様々な生命現象を生み出しています。現在私達が見ている自然界のタンパク質の姿は、自然が何十億年という時間をかけて精巧に創り上げた、いわば“完成品”であり、それらを解析するのみではタンパク質分子の動作メカニズムの本質を明らかにすることは困難です。そこで私達は、立体構造形成や機能発現に関する様々な仮説を立て、それらを基にタンパク質分子を計算機上でデザインし、そのデザインしたタンパク質分子が実際にどのように振る舞うのかを生化学実験によって調べるというアプローチで研究を行っています。

私達は「アミノ酸配列はどのような原理により折りたたみ後の構造を決定しているのか?」という問題に取り組んできました。この問題が解明されれば、アミノ酸配列に基づいて折りたたむ立体構造を予測することも、またその逆に、望みの機能を発現する立体構造に折りたたむアミノ酸配列を自在にデザインすることも可能になります。これまでの研究において、アミノ酸配列の詳細というよりも、ɑヘリックス、ßストランド、ループの長さや形状といった主鎖構造が3次構造の決定に重要であることを発見し、これらの発見を基にタンパク質デザイン技術を開発することで、様々なタンパク質構造のデザインに成功しました。今後は、このデザイン技術を発展させることで、望みの機能を持つタンパク質をデザインする技術の確立を目指します。


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参考文献

  1. Sarel J. Fleishman, Andrew Leaver-Fay, Jacob E. Corn, Eva-Maria Strauch, Sagar D. Khare, Nobuyasu Koga, Justin Ashworth, Paul Murphy, Florian Richter, Gordon Lemmon, Jens Meiler, and David Baker, RosettaScripts: A Scripting Language Interface to the Rosetta Macromolecular Modeling Suite, PLoS ONE 6(6), 1-10 (2011).
  2. Nobuyasu Koga, Rie Tatsumi-Koga, Gaohua Liu, Rong Xiao, Thomas B. Acton, Gaetano T. Montelione and David Baker, Principles for designing ideal protein structures, Nature 491(7423), 222-227 (2012).
  3. Yu-Ru Lin, Nobuyasu Koga, Rie Tatsumi-Koga, Gaohua Liu, Amanda F. Clouser, Gaetano T. Montelione, David Baker, Control over overall shape and size in de
    novo designed proteins, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 112(40), E5478-5485 (2015).