膜タンパク質は、生体膜と分子レベルで相互作用しており、その相互作用は膜 タンパク質立体構造の形成及び安定性に大きく寄与している。このことは他の 水溶性タンパク質と大きく異なるところである。よって膜タンパク質の立体構 造を予測する場合には、まずアミノ酸配列の生体膜に対する形態（トポロジー） をおさえことが重要である。そこで本研究では、生体膜が非常に疎水的な環境 であることを考え、疎水性相互作用を基とした、（１）アミノ酸配列が生体膜 と相互作用するか否かを判別（膜タンパク質判別）するモジュールと（２）実 際にアミノ酸配列のどの部分が膜内に埋め込まれているかを詳細に予測するモ ジュールを構築する計画である。以下に各モジュールについて説明する。
膜タンパク質の判別モジュール：
まず、アミノ酸に疎水性指標を割り当て、連続した数値列にする。このプロッ トを用いて最初に全体の平均疎水性値を求める。続いて疎水性プロットの周期 性解析（最大エントロピー法）を行う。これにより疎水性領域の変化をとらえ ることができる。特に２０〜３０残基の周期性（長周期性）は、生体膜の厚さ に相当しておりアミノ酸配列が生体膜を貫通しうる情報としてパラメータ化で きる。よって膜タンパク質判別では水溶性タンパク質と膜タンパク質のそれぞ れの平均疎水性値と長周期性から散布図を作成し膜タンパク質構造が判別でき る境界を決定する。この判別ではすでに９９％の精度が確認されており、現在、 ソフトウェア化が進められている。
膜タンパク質二次構造予測モジュール：
膜貫通ヘリックス予測に関する考え方は、以下のとおりである。膜貫通ヘリッ クス形成には２段階の過程がある。一つは膜貫通コアの形成であり、もう一つ は立体構造形成の途中で起こるヘリックスの変化である。(１)膜貫通コア形成 には二つのメカニズムがある。一つは膜貫通領域については非常に疎水性の高 いセグメンが一定以上連続した場合で、本来膜に入り易い性質を持ったヘリッ クスである(構造型ヘリックス)。 他方は親水残基を比較的多く含むヘリック スで、機能部位を構成すると考えられる(機能型ヘリックス)。(２)膜貫通へリッ クス形成には立体構造からのフィードバック過程も考慮しなければならない。 膜タンパク質の場合、膜の厚さがほぼ決まっており、本来膜貫通へリックスに なりにくい部分もコアの存在によって膜内に引きずり込まれると非極性の環境 下で水素結合ができ、ヘリックスを作ったり、まわりのヘリックスと結合した りする。そのようにして膜貫通ヘリックスの領域も一般に伸びることになる。 このように本研究では、(１)により膜貫通へリックスの存在を確認し、(２)に より膜貫通領域を推定する。