コンピュータバイオサイエンス学科

塩生 真史（しおにゅう・まさふみ）
Masafumi Shionyu

専門分野／構造情報生物学

職位：講師
学位：博士（理学）（名古屋大学）

• 名古屋大学大学院理学研究科博士課程修了
• 名古屋大学大学院理学研究科助手を経て本学へ

研究テーマ

　タンパク質の立体構造は、ドメインやモジュールなどにより階層的に記述できる。このことに注目し、それぞれの階層が、どのように同定・分類できる か、また、タンパク質の立体構造形成や分子機能にどのような役割を担っているのかについてこれまで研究を行ってきた。現在は、タンパク質の立体構造情報に もとづいて、主に以下の２つの研究課題に取り組んでいる。

（1）タンパク質の相互作用部位推定法の開発

　タンパク質が機能するためには、他分子との相互作用が必須である。そのため、相互作用の結果作られる複合体の立体構造はタンパク質機能の理解の基 盤となるが、実験的な構造決定は困難である場合が多い。そこでタンパク質と他分子の複合体構造予測を目指し、まずは、相互作用に用いられるアミノ酸残基の 特徴解析や、進化トレース法の改良（図1）を行うことで、タンパク質の相互作用部位推定法の開発を行っている。また、予測された相互作用部位の情報を用い た、マルチドメインタンパク質の立体構造予測法の開発も行っている。

（2）選択的スプライシングによるタンパク質機能の多様化の解析

　選択的スプライシングは１つ遺伝子から複数種類の成熟mRNAが作られる現象である。高等真核生物において、選択的スプライシングはプロテオーム の多様化において重要な役割を果たす機構であると考えられているが、選択的スプライシングの起きる遺伝子数に比べて、選択的スプライシングにより生じるタ ンパク質の機能が調べられている例は少ない（図2）。選択的スプライシングによってタンパク質がどのように多様化するかについて、タンパク質の立体構造の 観点から解析したところ、選択的スプライシングにより多くのタンパク質が立体構造の不安定化、または、機能部位の欠失が生じることを明らかにしている。

Topics of research

Protein interactions play central roles in many cellular processes in organisms. The main aim of our current study is to elucidate how proteins recognize their targets and how proteins function through interactions. For this aim, we investigate the relationship between properties of interaction sites and protein functions using 3D structure information. We also develop some computational methods for predicting interaction sites of proteins.

Current topic(1): Database for inferring effects of alternative splicing based on the protein 3D structure
Alternative splicing (AS) is a molecular mechanism that produces multiple proteins from a single gene. AS is thought to increase the number of proteins extensively over the number of genes in a genome and be required to generate complexity of higher eukaryotes including human. In many cases, however, functional differences among protein products from the splice variant transcripts ("AS isoforms") in molecular level is less known. To provide useful guideline for inferring the functional difference among AS isoforms, we developed a pipeline that detects regions altered by AS events in AS isoforms by using genome sequences and full-length transcript data. The pipeline also evaluate the impact of the AS events on interactions with other molecules by using interacting residue information obtained from 3D structure data of molecular complexes. Using the data obtained from the pipeline, we have constructed a database, AS-ALPS (Alternative Splicing-induced ALteration of Protein Structure) (Fig.1). AS-ALPS provides information that would be useful for analyzing the effects of AS on protein structure, interactions with other bio-molecules and protein interaction networks in human and mouse, and is freely available at http://as-alps.nagahama-i-bio.ac.jp/.

Current topic (2): Development of a modeling tool for 3D structures of multi-domain proteins
In prokaryotic and eukaryotic proteomes, more than half of the proteins are composed of multiple structural domains. Although improvements in techniques for 3D structure determination have increased the number of protein structure data, about three fourths of the determined 3D structures are classified into single-domain proteins. Therefore, we have developed a modeling tool, named PreDom:Structure, for predicting 3D structures of multi-domain proteins from individual domain structures. This tool generates candidate structures using a protein docking method and selects a final model structure using evaluation scores based on predicted domain-domain interaction residues and so on. PreDom:Structure is freely available at http://harrier.nagahama-i-bio.ac.jp/domain/predomstr.php.

主な業績論文等

1. Ogawa H, Shionyu M, Sugiura N, Hatano S, Nagai N, Kubota Y, Nishiwaki K, Sato T, Gotoh M, Narimatsu H, Shimizu K, Kimata K, Watanabe H, (2010) Chondroitin sulfate synthase-2/chondroitin polymerizing factor has two variants with distinct function. J. Biol. Chem. 285:34155-34167.
2. Shionyu M, Yamaguchi A, Shinoda K, Takahashi K, Go M, AS-ALPS: a database for analyzing the effects of alternative splicing on protein structure, interaction and network in human and mouse. Nucleic Acids Res. 37(Database issue):D305-D309 (2009)
3. Watanabe H, Shionyu M, Kimura T, Kimata K, Watanabe H. Splicing factor 3b subunit 4 binds BMPR-IA and inhibits osteochondral cell differentiation. J. Biol. Chem. 282:20728-20738 (2007)
4. Yura K, Shionyu M, Hagino K, Hijikata A, Hirashima Y, Nakahara T, Eguchi T, Shinoda K, Yamaguchi A, Takahashi K, Itoh T, Imanishi T, Gojobori T, Go M. Alternative splicing in human transcriptome: functional and structural influence on proteins. Gene 380:63-71 (2006)