タンパク質の機能

質問

タンパク質のアミノ酸配列とそれをコードしている塩基配列が分かれば、そのタンパクの性質はどこまで明らかにすることができるのでしょうか？
　やはりタンパクの折りたたみのようすによって性質は変わるでしょうし、タンパクの基質特異性などが１次構造だけで分かるほど甘くはないように思います。やはりシャペロンとかプロテアーゼを調べる必要があるんですか？Ｘ線とか超高磁場のＮＭＲを用いたりする必要なように感じます。
　タンパクの機能研究をしている人はどのように研究を進めるのか教えてください。

回答No.2

ryumu · ベストアンサー

私は構造屋なのですが、参考になれば・・・

taketaketakeoさんやatchingさんのおっしゃるように、配列だけでは膜蛋白質なのか水溶性蛋白質なのかくらいの予想にしかならんでしょう。
最近では、機能を研究している方々は構造解析をも目指しているようです（だいたいが結晶作りのようです）。
現状では、多くの蛋白質の研究が、機能解析-＞構造解析-＞構造-機能相関解析・・・という流れを目指しているのではないでしょうか。

おおざっぱにいえば、似たような配列であれば似たような機能を持つことが期待されますが、ほとんど異なる配列でも類似した機能を持ったり、アミノ酸一残基の違いでも異なる機能を持ったりする例はあります。
一概にはいえないのが現状ですね。

やはり重要なのは、高次構造です。
また現在のところ、機能を知ることは出来ても、その分子レベルでの活性機構が解明されているものはありません。
本当に知りたいのは、時間変化する動的な構造変化だからです。
最近では時間分解Ｘ線解析による蛋白質の活性構造の研究が行われてきていますが、結晶中と溶液中では中間体の構造が異なる例も報告されていますし、観測時の温度が生理条件とは異なることが多く、実際の生理条件下での変化を示しているかは保証されません。
私も、イオン強度や温度変化、また界面活性剤処理などで、蛋白質の二次構造が変化することを観測してます。
分子レベルでの活性機構の議論は、まだ多くの問題を含んでいます

また、有名な例としては、狂牛病のプリオンタンパクや、アルツハイマーのβアミロイドなど、同じアミノ酸配列でも、αヘリックスからβシート構造への二次構造変化によって、病気になることもあります。
やはり、このα-＞β変化の機構も明らかではありません。
高次構造構築の原理も不明なのです。
どうも一般的にβシート構造が安定なような気がしますが・・

回答No.3

atching

構造（動的構造も含む）がわかったときの応用例としては、やはり医薬が一番ではないのでしょうか。よくやられているのは、活性部位の構造から阻害剤をモデリングして合成するというものです。結構結果がでているようです。
あとはタンパク質のデノボ合成でしょう。タンパク質の折り畳みに関する一般則みたいのができれば、こんな触媒をするタンパク質を作りたいというのがいとも簡単にできるようになります。
機能と活性相関では、やはり一番は結合部位の構造が注目されるところでしょう。活性測定もそうですが、基質とタンパク質の結合力をはかり、そのときの活性部位の形と基質の形に関して比較することによりどのアミノ酸慚愧が何の役に立っているかを考えることができます。ですからあくまでも推測の域を超えません。やっぱり分子の連続的な動きをみないと難しいでしょうね。
余談ですが、いま一分子での酵素活性測定などがはやっています。生物物理学の本にはよく載っていると思いますので、是非ご一読をおすすめします。

回答No.1

atching

アミノ酸配列をみてにらめっこして手も何もわからないでしょう。
まず最初は似たような配列を持つタンパク質を探します。かなりの割合で似ていれば、機能的にはそんなに異なることはないでしょう。
最近ではアミノ酸配列から立体構造を予測するのがかなり精度よくできるようにはなりましたが、基質特異性はやはり生化学的実験によるところが大きいです。
X線やNMRを用いる実験は生化学的実験からさらに奥深くタンパク質を考えていくときに必要だと思います。これら手法より解明された立体構造から、タンパク質を改変していく鍵を見つけていくわけです。
今はデータベースが充実してきた時代です。塩基配列でもアミノ酸配列でもわかれば、生化学実験をする前にも多くの情報を得ることができます。
もっと違う話が聞きたければ、補足願います。

補足

なるほどアミノ酸配列がわかっただけではほんのタンパク質機能解析の入り口に立ったくらいのものなんですね。なかなか奥が深そうです。
　ところで生化学的実験とは免疫染色だとか酵素活性測定などをすることなのでしょうか？生化学的実験によって機能がわかったとして、その機能はタンパク質のどのような構造に起因するのかということ(ryumuさんがおっしゃる構造-機能相関解析）はどのような実験によって明らかにされるのでしょうか？
　もしもその構造ー機能相関性がアミノ酸１残基、折りたたみの様子まで完璧に解明されれば応用面としてどのようなことが期待されるのでしょうか？