構造バイオインフォマティクス入門：何ができるか？どう使うのか？

中村 春木 先生
(大阪大学大学院　蛋白質研究所)

● 要旨

バイオインフォマティクスは、生命情報科学あるいは情報生命科学と日本語で翻訳されるように、生物学(biology)と情報科学技術(IT)が融合した分野であり、ゲノムや蛋白質など、これまでに人類が解明してきた知見が詰まっている巨大で複雑な生物学データに対し、その解析をコンピュータによって行って新たな発見をしたり仮説を立てたりする学問領域のことである。これらの生命科学データの貯蔵と検索を行う場所がデータベースであり、生体高分子の配列（DNA塩基配列、蛋白質ｱﾐﾉ酸配列）情報、立体構造情報、発現（mRNA、蛋白質）情報、分子間相互作用（パスウェイ、ネットワーク）情報などのデータとそれらの間の関係を解析する。
　このうち、特に構造バイオインフォマティクスとは、蛋白質や核酸の立体構造データを対象としたバイオインフォマティクスの研究のことを指す。バイオインフォマティクスとして最初に発展したDNAの塩基配列やアミノ酸配列等の配列情報の解析が、言語解析にも似た、本質的に一次元的でディスクリートなデジタル的な情報の解析であるのに対し、この構造バイオインフォマティクスは、蛋白質や核酸などの生体高分子の構造という物理的な物体の形状を対象とした、アナログ的な情報の解析である。すなわち、例えば配列解析における類似性の検索では文字列の類似性を調べるのに対し、構造類似性の検索では、「こんなかたち」とか「こんな表面」といったものが検索の対象となるわけである。
　この違いを理解すると、構造バイオインフォマティクスは面白いし、なかなか正解を得る方法がみつからない、という方法論的な興味もある。また、構造情報の解析によって、全く新たな発見や仮説を立てることもできる醍醐味もある。
　講演では、細かな方法論は別として、このような発見的な研究例をいくつか示し、実験を行う研究者にも道具として使ってもらえることができるWeb上のツールをいくつか紹介する。

● 参考文献

１）A. Patil, H. Nakamura: Disordered domains and high surface charge confer hubs with the ability to interact with multiple proteins in interaction networks. FEBS Lett., 580, 2041-2045 (2006)
２）Standley DM, 中村春木 ：蛋白質の構造から機能推定へ 構造バイオインフォマティクスによる解析，蛋白質核酸酵素, 53, 638-644 (2008)
３）タンパク質計算科学：基礎から創薬への応用まで（共立出版）2009年9月出版予定

● 略歴

1980年3月　東京大学大学院理学系研究科物理学専攻博士課程修了・理学博士
1980年4月　東京大学工学部物理工学科助手
1987年8月　蛋白工学研究所・第２研究部
1995年10月　生物分子工学研究所・情報解析研究部門
1999年4月　大阪大学蛋白質研究所・教授（現在に至る）
 

● 若手へのメッセージ

問題意識が起きたら、これまでの分野やスキルにあまりこだわらず、新しい分野に入ってみることも、大事です。修士論文や博士論文の内容にあまりにこだわりすぎて、それだけが一生の研究分野であるとすることは、あまり勧めません。一方で、問題意識は長く持ち続け、たとえ方法論やスキルが変化しても、この問題を解きたい、という信念を持ち続けることも大事だと思っています。

● オーガナイザーからのコメント

　生物の世界では、毎日次々と新しいデータが飛び込んできます。そんな膨大な量のデータを一手に引き受け、コンピュータの力で解析してくれるバイオインフォマティクスは、生物学の世界の謎を新たな切り口で解明しようとしています。
　そんなバイオインフォマティクスの世界に興味はあっても、敷居が高くてなかなか踏み込めない、という人は案外多いのではないでしょうか。実は、このwsのオーガナイザーも、バイオインフォマティクスに苦手意識を感じている一人なのです。
　まず、雰囲気が難しすぎる。プログラミングができるほどコンピュータに詳しいわけではないし、物理や数学も苦手。「データベースの情報解析」と言われても、ちょっとイメージしづらい部分があります。しかも、普段ウェットな実験を行っている人間が、興味本位でちょっと勉強するにはなかなか大変そうなオーラが漂っているのも事実です。
　でも、普段行っている実験にちょっとバイオインフォマティクスを活かすことができたとしたら？　データの洪水の中から、仮説や結果の解釈に必要な情報をピックアップすることができたとしたら？　
　私たちの研究は、もっとスムーズで効率的なものになるのではないでしょうか。
　そこで今回は中村春木先生に講演をお願いしました。中村先生は、専門外の人にも使えるようにということを考慮しながら、バイオインフォマティクスを発展させようと研究されています。
　wsでは、バイオインフォマティクスの分野がどのようなものなのか、その可能性や利用性について俯瞰していただきます。さらに、現在バイオインフォマティクスの分野にいる人のために、今どんな研究がおこなわれているのかについても話していただく予定です。
　ついに49回を迎える「生命科学夏の学校」。この学校の大きな醍醐味のひとつは、普段出会えない他分野の研究と出会い、自分の研究の幅を広げることができる点です。
　1年に１回しかないこのチャンスを使って、バイオインフォマティクスの世界に出会ってみませんか？　「未知の世界」に飛び込む勇気が、自分たちの研究の可能性を広げることになるかもしれません。
　皆さんのご参加、お待ちしています！