タンパク質ドメイン検索&細胞内局在化シグナル予測

タンパク質ドメインタンパク質の特定の機能、構造に対応する短いアミノ酸配列領域（ 30アミノ酸 ~）• ある特殊な機能を果たす部位（例：酵素活性部位）• 他の物質と相互作用する部位（例：タンパク質相互作用部位）• 進化的に保存された領域

モチーフ• ドメイン同様に活性部位などの重要な特徴を表すような、よく保存されたアミノ酸のパターン• ドメインより小さい構成単位とされているが（ 3~10アミノ酸）、ドメインと特に明確な使い分けがされているわけではない

Linder and Lasko, 2006

Source from NCBI CCD

タンパク質ドメイン解析• 配列相同性検索（ BLAST, FAST）では全長にわたって高い相同性をもつ遺伝子が得られない• 得られてもその遺伝子も機能未知である

• タンパク質を一つの固まりとしてではなく、異なる機能をもった保存領域の組み合わせとして捉える

機能未知アミノ酸配列相同性

機能未知アミノ酸配列相同性

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代表的なタンパク質ドメインデータベースDB 特徴 URL

Pfam タンパク質立体構造ドメインを元に自動的・手動的に構築

http://www.expasy.ch/prosite/

ProDom Pfamのデータから PSI-BLAST（ホモロジー検索）を用いて相同な領域を同定

http://prodom.prabi.fr/prodom/current/html/form.php

PRINTS モチーフ（数残基 ~数十残程度のギャップなしに保存されている配列）を対象にしたデータべース

http://bioinf.man.ac.uk/dbbrowser/PRINTS/index.php

PROSITE 実験的に確かめられた機能モチーフ配列データベース

http://www.expasy.ch/prosite/

SMART シグナル伝達、細胞外タンパク質、クロマチンタンパク質がもつ保存領域を中心に構築

http://smart.embl-heidelberg.de/

PANTHER タンパク質の（サブ）ファミリー内で保存されているドメイン配列

http://www.pantherdb.org

InterPro/InterProScan代表的なタンパク質ドメインデータベース 11個（ 2013年6月現在）を統合したデータベース、及びその解析ツールhttp://www.ebi.ac.uk/Tools/pfa/iprscan/• CATH-Gene3D, HAMAP, PANTHER, PIRSF, PRINTS, PROSITE, Pfam, ProDom,

SMART, SUPERFAMILY, TIGRFAMs• 各データベースのプログラムの解析手法をそれぞれ採用し、結果を返す• 核酸配列も 6個の読み枠でアミノ酸配列に変換し解析

InteProScan：入力配列のフォーマットMALLAEHLLKPLPADKQIETGPFLEAVSHLPPFFDCLGSPVFTPIKADISGNITKIKAVYDTNPAKFRTLQNILEVEKEMYGAEWPKVGATLALMWLKRGLRFIQVFLQSICDGERDENHPNLIRVNATKAYEMALKKYHGWIVQKIFQAALYAAPYKSDFLKALSKGQNVTEEECLEKIRLFLVNYTATIDVIYEMYTQMNAELNYKV

※核酸配列も可

InteProScan：データの入力・実行

アミノ酸配列入力

アミノ酸配列ファイルアップロード

実行

InteProScan：解析結果

解析結果

InteProデータベースへリンク

InteProScan：解析結果

細胞内局在化• タンパク質は翻訳後に細胞内小器官へと輸送され機能を発揮• 細胞内小器官

– 核内– 小胞体– ゴルジ体– ペルオキシソーム– ミトコンドリア– etc.

Chou and Shen, 2006

細胞内局在化シグナル• 翻訳されたタンパク質を各細胞内小器官への移行（局在）を指示する 3~60ほどのアミノ酸残基

細胞内局在化シグナル予測• これまでに同定されたシグナル配列をモデル化し、未知機能タンパク質の局在化を予測する解析手法

– PSORT II: http://psort.hgc.jp/form2.html– SignalP: http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/– Predotar: http://urgi.versailles.inra.fr/predotar/predotar.html– subnuclear : http://array.bioengr.uic.edu/subnuclear.htm– etc.

iPSORT：入力配列のフォーマットMALLAEHLLKPLPADKQIETGPFLEAVSHLPPFFDCLGSPVFTPIKADISGNITKIKAVYDTNPAKFRTLQNILEVEKEMYGAEWPKVGATLALMWLKRGLRFIQVFLQSICDGERDENHPNLIRVNATKAYEMALKKYHGWIVQKIFQAALYAAPYKSDFLKALSKGQNVTEEECLEKIRLFLVNYTATIDVIYEMYTQMNAELNYKV

PSORT II：データの入力・実行

アミノ酸配列入力実行

PSORT II：解析結果

解析結果各局在化シグナル配列に対する予測結果

結果の要約