植物における構造情報に基づくタンパク質機能の発見

要旨 タンパク質構造は、配列と機能アノテーションをつなぐ重要な架け橋であり、特に配列類似性の低い遠縁の相同タンパク質間における機能的連関を確立する上で重要です。しかし、プロテオームのかなりの部分の機能が依然として解明されていない植物においては、タンパク質構造に基づく系統的な機能アノテーションが不足していました。本研究では、被子植物17種のタンパク質構造データを活用し、植物においてこれまでアノテーションされていなかったタンパク質機能を明らかにしました。構造クラスタリングを行った後、植物クラスターを用いて、専門家によりキュレーションされ信頼性の高いアノテーションが施されたタンパク質リポジトリであるUniProtKB/Swiss-Protデータベース（UniProtKBの専門家キュレーションコンポーネント）を検索し、配列ベースのBLAST検索では検出できなかった数千の植物クラスターに対する構造的一致を同定しました。さらに、構造の質とアライメントの信頼性が高く、植物種間で高度に保存されている120のクラスターを選択し、植物において広く重要である可能性が高い多様なタンパク質機能を明らかにしました。最後に、酵母ペルオキシソームペロキシン8（PEX8）タンパク質に構造的に類似する1つの植物クラスターを実験的に解析し、植物のPEX8様タンパク質が酵母pex8変異体を機能的に相補できることを検証しました。本研究の知見は、植物におけるタンパク質機能の解明における構造比較の威力を際立たせるものです。