JP2007017451A

JP2007017451A - タンパク質の立体構造の予測方法および立体構造の評価方法

Info

Publication number: JP2007017451A
Application number: JP2006253451A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Maeda; 大輔前田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】より効率的なタンパク質の立体構造の予測方法、およびタンパク質の立体構造の評価方法を構築する。
【解決手段】タンパク質の立体構造を予測する際に、予測される構造を構成する原子について、ある原子と、その原子の近傍に存在する原子が、空間内においてどのような位置関係にあるかを測定し、タンパク質において近接した原子どうしが空間内において保持している一定の位置関係を満たしているか調べることで、予測される構造のうち、妥当なものに見当をつけることにより、より効率的にタンパク質の立体構造を予測する。また、決定されたタンパク質の立体構造について、タンパク質を構成する原子とその近傍の原子の位置関係が、タンパク質において近接した原子どうしが空間内において保持している一定の位置関係を満たしているか調べることで、タンパク質の立体構造が妥当なものであるかを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンパク質の立体構造に見出される、近接する多くの原子どうしが一定の位置関係で存在することを利用した、タンパク質の立体構造を予測する方法、およびタンパク質の立体構造の評価方法である。

発明が解決しようとする課題

従来、タンパク質の立体構造を予測するには、熱力学的な安定性を評価し計算する手法や、タンパク質の骨格に存在する不斉炭素原子の共有結合の回転角を、多くのタンパク質で保持されている回転角の経験的な情報と照らし合わせる手法などが用いられてきた。しかし、これらの情報からタンパク質が形成する立体構造を予測することは困難であり、膨大な計算量と計算時間を必要としていた。本発明は、タンパク質を構成する原子が有する、別の新たな関係性を利用することで、タンパク質の立体構造を予測することを可能にするものである。また、決定されたタンパク質の立体構造が妥当な構造であるかを評価する手段としても用いることが可能である。

課題を解決するための手段

タンパク質を構成する原子は、その近傍に共有結合していない同タンパク質内の他の原子を有しており、その多くが一定の空間配置に従って互いに近接している。タンパク質の立体構造を予測・推測する際に、タンパク質の原子がこの一定の空間配置に従って近接しているという関係性を利用することで、効率的にタンパク質の立体構造を予測することが可能になる。また、タンパク質の立体構造が決定された場合、そのタンパク質に含まれる原子とそれに近接する原子の多くが、一定の空間配置内に存在するかを調査・判定することで、決定されたタンパク質の立体構造が妥当なものであるかを判定することも可能である。

タンパク質の立体構造を予測する際に、予測された構造を構成する個々の原子と、その原子の近傍に存在し、かつ共有結合していない原子との空間内の位置関係を調査し、タンパク質の立体構造内において近接する原子どうしが空間内で示す一定の位置関係を満たしているかを判定する。例を挙げて説明すれば、タンパク質の骨格構造を形成している窒素原子、不斉炭素原子、炭素原子および酸素原子は、図２に示すように、同タンパク質内に近接する他の原子を有している。骨格を形成している４種類の原子の近傍にある原子のうち、特に４オングストローム以内の距離にある原子に対して（４オングストローム以外の距離であってもよい）、その空間内の位置関係を計測する。空間内の位置関係を計測する例を挙げれば、図２において、骨格を形成している原子Ａに共有結合しているＮ末端側の原子ＢおよびＣ末端側の原子Ｃで定義される平面ＡＢＣに対し、近傍原子Ｄから垂線を下ろし、その交点をＨとする。このとき、角度ＨＡＢをφとし、角度ＨＡＤをψと定義すると、図１に示すように、タンパク質を構成する原子Ａと、その近傍の原子Ｄに関する空間配置の図が描ける。このようにして描き出した、タンパク質内の近接する原子どうしが示す一定の空間内の位置関係が、予測されるタンパク質の構造を構成する、近接する原子どうしにおいて見出されるかを調査し、見出された構造について優先的に解析することで、効率的にタンパク質の立体構造を予測することが可能である。また、決定されたタンパク質の立体構造に対して、近接する多くの原子どうしが、図１に示すような一定の空間配置内に存在するかを調べることで、立体構造の妥当性を判定することも可能である。

タンパク質を構成している原子のうち、特にタンパク質の骨格を構成している窒素原子、不斉炭素原子、炭素原子または酸素原子について、各々の原子と、その近傍（４オングストローム以内）に存在する原子の空間配置を示した図の例である。図の横軸は左から右に０度から３６０度のφを表し、縦軸は上から下に、−９０度から＋９０度のψを示す。黒い部分ほど、近傍に存在する原子が多く存在することを示す。タンパク質の立体構造内部において、近接する原子Ａおよび原子Ｄの空間内の位置関係を定義する例を示した図である。

符号の説明

Ａタンパク質の骨格を形成している窒素原子、不斉炭素原子、炭素原子または酸素原子
ＢＡに共有結合している原子
ＣＡに共有結合し、かつＢでない原子
ＤＡと共有結合せず、かつＡの近傍にある原子
Ｈ原子Ｄの座標から、平面ＡＢＣに対して下ろした垂線の交点
φ 角度ＨＡＢ
ψ 角度ＨＡＤ
ｘＡとＢで定義される方向軸
ｙ平面ＡＢＣ内のベクトルＡＣのうち、ｘ軸方向に垂直な成分の方向軸
ｚベクトルＡＢとベクトルＡＣの外積で定義される方向軸、線分ＤＨと平行

Claims

タンパク質を構成している原子と、その近傍に位置し共有結合していない同タンパク質内の他の原子との位置関係について、その多くの原子が一定の空間配置内に存在することを利用した、タンパク質の立体構造を予測する方法、およびタンパク質の立体構造が妥当なものであるかを評価する方法。