JP2009086719A - 特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最も知りたい範囲のアミノ酸残基列の特性予測をおこなうこと。
【解決手段】一定個数ｎ＝１７、すなわち、配列位置ｉが連続する１７個のアミノ酸残基列の平均的な特性予測値を算出し、その算出結果が所定のしきい値以上となったアミノ酸残基列Ｌ１，Ｌ２を強調表示し、算出結果（「０．６５４」、「０．９２３」）もその直下に表示されている。また、Ｎ末端部位では、一定個数ｎを変更してｍ＝９として、配列位置ｉ＝１〜９のアミノ酸残基列Ｌ３が特定される。この平均的な特性予測値が所定のしきい値以上であるため、アミノ酸残基列Ｌ１，Ｌ２と同様に強調表示し、算出結果（「０．７２８」）もその直下に表示されている。また、ユーザ操作により任意の範囲（たとえば、符号２００）を指定すると、その範囲２００により特定されるアミノ酸残基列Ｌ４の平均的な特性予測値が算出される。
【選択図】図２

Description

この発明は、抗体が認識するタンパク質の特性を予測する特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法に関する。

病原菌などの抗原に対しその抗体を作成するためには、通常、抗原の一部の部分アミノ酸をウサギなどの小動物に注射して、抗体を作らせる。しかし、ランダムに部分アミノ酸を注射しても、小動物は抗体を作成しないことが多い。

抗体を作らせることができる部分配列は抗原決定基と呼ばれ、抗原であるタンパク質中、抗体が認識する部分構造であり、この抗原決定基を正確に見つけることが重要である。抗原決定基が簡単に特定されると、ランダムに取り出してきた部分アミノ酸配列よりも格段に、抗体を作りやすい部分アミノ酸配列を見つけることができ、抗体作成が容易となる。

このように、抗体作成を容易にするため、タンパク質を表すアミノ酸残基の一次配列から、抗原決定基を予測することができる抗原決定基予測システムが提案されている（たとえば、下記特許文献１および下記特許文献２を参照。）。

特開平９−１７１０１７号公報 特開平１０−１９７５２９号公報

しかしながら、上述した従来技術ではターゲットとなるペプチドの特性は予測できても、実際にはそのペプチドに抗体が結合しない／しにくい場合がある。特に、抗原決定基などの特性は配列位置が連続する１５残基以上でその性質を示すものも多く存在する。したがって、個々のペプチドの特性予測値をみるだけでは特性の分析が困難であり、ユーザの経験や勘に頼らざるを得ないという問題がある。

また、特性予測値が所定のしきい値以上のペプチドや特性予測値が上位Ｎ番目までのペプチドについて、その特性予測値を表示すると、画面が見づらくなってしまうという問題がある。すなわち、ペプチドはアルファベット１文字で表現可能であるが、特性予測値は精度よく出力すると最低でも２桁必要であり、特性予測値の出力数が多いと、どのペプチドにどの特性予測値が対応付けられているかがわかりづらくなってしまうという問題がある。

また、配列位置が連続する一定個数のペプチド鎖についての平均的な特性予測値を算出する場合、ターゲットとなるペプチドがＮ末端またはその近傍やＣ末端またはその近傍に位置すると、一定個数を確保できず、計算不能に陥ってしまい、最も知りたい部位の特性が全く予測できないという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ユーザが知りたい範囲のアミノ酸配列の特性予測を直感的かつわかりやすくユーザに提供することができる特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法は、任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データの中から選ばれた目的アミノ酸残基の配列位置を検出し、前記一次構造配列データの中から、検出された配列位置のアミノ酸残基を含む一定個数のアミノ酸残基列を特定し、特定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記アミノ酸残基列の特性予測値を算出し、算出された算出結果を出力することを要件とする。

この特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法によれば、一定個数のアミノ酸残基列の特性がどの程度得られているかをユーザに提示することができる。

また、上記特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法において、検出された配列位置が前記一次構造配列データの末端部位であるか否かを判断し、前記末端部位であると判断された場合、前記一定個数を当該一定個数未満の個数に変更し、前記一次構造配列データの中から、前記配列位置のアミノ酸残基を含み、かつ変更後の個数のアミノ酸残基列を特定することとしてもよい。

この特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法によれば、末端部位についてのアミノ酸残基列の特性予測を実現することができる。

また、上記特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法において、前記一次構造配列データのうち一部のアミノ酸配列の一次構造配列データの指定を受け付け、指定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記一部のアミノ酸残基列の特性予測値を算出することとしてもよい。

この特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法によれば、ユーザが知りたい範囲についてのアミノ酸残基列の特性予測を実現することができる。

また、上記特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法において、算出結果に基づいて、当該算出結果の算出元となるアミノ酸残基列を特徴的なアミノ酸残基列に決定し、決定された決定結果を出力することとしてもよい。

この特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法によれば、特性のよいアミノ酸残基列を抽出することができる。

また、上記特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法において、前記一次構造配列データが表示画面に表示されている場合、決定された特徴的なアミノ酸残基列を強調表示することとしてもよい。

この特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法によれば、特性のよいアミノ酸残基列とそうでなはい他のアミノ酸残基列との差別化を図ることができる。

また、上記特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法において、前記強調表示されたアミノ酸残基列に関連付けて、当該アミノ酸残基列の特性予測値を表示することとしてもよい。

この特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法によれば、表示すべき特性予測値を絞り込むことができる。

この特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法によれば、ユーザが知りたい範囲のアミノ酸配列の特性予測を直感的かつわかりやすくユーザに提供することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。まず、この特性予測の骨子について説明する。アミノ酸残基の特性には、抗原決定性、柔軟性、疎水性／親水性および極性などさまざまな特性がある。

ここで、抗原決定性とは、既存予測手法による抗原決定基のなりやすさをあらわす特性である。たとえば、ＥＭＩＮＩ法は、タンパク質の表面存在確率に注目して作成された抗原決定性予測手法である。また、Ｈｏｏｐ−Ｗｏｏｄｓ法は、親水性より内外予測に注目して作成された抗原決定性予測手法である。

柔軟性とは、アミノ酸残基の硬軟をあらわす特性である。抗体は、抗原となるタンパク質のαへリックスやβストランドといった硬い構造を持った部分よりもターンやコイルといった軟らかな構造を持った攻撃しやすい部分に結合しやすいという傾向がある。したがって、アミノ酸残基が軟らかいほど抗原決定基に選ばれやすいということになる。

疎水性／親水性とは、アミノ酸残基と水分子との親和力の高さをあらわす特性である。抗体は、抗原となるタンパク質においてより親水性が高い部分に結合しやすいという傾向がある。したがって、アミノ酸残基の親水性が高いほど抗原決定基に選ばれやすいということになる。

極性とは、アミノ酸残基の荷電性に着目した特性であり、電荷アミノ酸残基、極性アミノ酸残基、非極性アミノ酸残基の３種類に分類することができる。電荷アミノ酸残基とは、正電荷または負電荷を有するＲ基を持つアミノ酸残基である。極性アミノ酸残基とは、極性だが電荷のないアミノ酸である。非極性アミノ酸残基とは、疎水性のＲ基を持つアミノ酸残基である。抗体は、抗原となるタンパク質において帯電しているアミノ酸残基ほど結合しやすいという傾向がある。したがって、電荷アミノ酸残基、極性アミノ酸残基、非極性アミノ酸残基の順に、抗原決定基に選ばれやすいということになる。

本実施の形態では、上述した特性予測により得られた各アミノ酸残基の特性予測値を用いて、配列位置が連続するアミノ酸残基列の特性予測をおこなう。図１〜図３は、任意のタンパク質のアミノ酸配列の一次構造データに関する特性予測結果を示すグラフである。

各グラフにおいて、横軸はアミノ酸残基の配列位置ｉを示しており、上部に表示されている一次構造配列データＡＳ１に対応する。縦軸は規格化された特性予測値を示している。また、図１〜図３に示した波形Ｗは、どの特性についての予測波形であるかは特定しておらず、上述した抗原決定性、柔軟性、疎水性／親水性、または極性のいずれの特性についての予測波形でもよく、また、これらの特性の中から選ばれた複数の特性が複合された予測波形であってもよい。

すなわち、予測値が高いアミノ酸残基ほどその特性が得られていることがわかる。たとえば、特性が抗原決定性である場合、特性予測値が高いほどそのアミノ酸残基は抗原決定基に選ばれやすく、低いほど選ばれにくいことを示している。また、特性が柔軟性である場合、特性予測値が高いほど軟らかく低いほど硬いことを示している。また、特性が疎水性／親水性である場合、特性予測値が高いほどそのアミノ酸残基は親水性であり低いほど疎水性であることを示している。また、特性が極性である場合、特性予測値が高いほどそのアミノ酸残基は帯電しており低いほど非極性（疎水性）であることを示している。

図１に示した波形Ｗにおいて上に凸なピークが現れている場合、そのピークに該当するアミノ酸残基の特性のよさ（柔軟性であれば軟らかさ）があらわれていることになるが、ピーク幅が狭い場合、ピークを示すアミノ酸残基の周辺アミノ酸残基の特性予測値が低いため、実際にはピークを示すアミノ酸残基に抗体が結合しない／しにくい場合がある。

したがって、個々のアミノ酸残基の特性予測値をみるだけでは抗原決定基を特定するのは難しく、任意の範囲を特定する一定個数（固定数であるかユーザによる任意の指定数であるかを問わない）のアミノ酸残基列の平均的な特性予測値を算出する必要がある。

また、この平均的な特性予測値を算出する場合、任意の範囲を特定するアミノ酸残基数を指定することとなる。このアミノ酸残基列内のターゲットとなる目的アミノ酸残基（以下、「ターゲット残基」という）がアミノ酸配列のＮ末端またはその近傍（以下、「Ｎ末端部位」と称す。）やＣ末端またはその近傍（以下、「Ｃ末端部位」と称す。）に位置すると、一定個数を確保できず、アミノ酸残基列の平均的な特性予測値が計算不能に陥ることとなる。

このため、たとえば、図１では、一定個数ｎ＝１７、すなわち、配列位置ｉが連続する１７個のアミノ酸残基列の平均的な特性予測値を算出し、その算出結果が所定のしきい値以上となったアミノ酸残基列Ｌ１，Ｌ２を強調表示し、算出結果（「０．６５４」、「０．９２３」）もその直下に表示されている。また、Ｎ末端部位では、一定個数ｎを変更してｍ＝９として、配列位置ｉ＝１〜９のアミノ酸残基列Ｌ３が特定される。この平均的な特性予測値が所定のしきい値以上であるため、アミノ酸残基列Ｌ１，Ｌ２と同様に強調表示し、算出結果（「０．７２８」）もその直下に表示されている。

また、図２において、ユーザ操作により任意の範囲（たとえば、符号２００）を指定すると、図３において、その範囲２００により特定されるアミノ酸残基列Ｌ４の平均的な特性予測値が算出される。この場合、ユーザが任意に指定（範囲２００では５４個）しているため、平均的な特性予測値がしきい値未満でもそのアミノ酸残基列Ｌ４を強調表示し、算出結果（「０．４６９」）もその直下に表示することとしてもよい。

このように、本実施の形態では、一定個数ｍのアミノ酸残基列の平均的な特性予測値を算出して、その算出結果やそのようなアミノ酸残基列をユーザにわかりやすく印象付ける技術を提供する。また、アミノ酸残基列の一定個数をアミノ酸配列の特徴に大きく寄与するＮ末端部位またはＣ末端部位において変更して、Ｎ末端部位またはＣ末端部位の平均的な特性予測値を算出し、上記と同様、その算出結果やそのようなアミノ酸残基列をユーザにわかりやすく印象付ける技術を提供する。

（特性予測装置のハードウェア構成）
つぎに、特性予測装置のハードウェア構成について説明する。図４は、特性予測装置のハードウェア構成を示す説明図である。図４において、特性予測装置４００は、コンピュータ本体４１０と、入力装置４２０と、出力装置４３０と、から構成されており、不図示のルータやモデムを介してＬＡＮ，ＷＡＮやインターネットなどのネットワーク３４０に接続可能である。

コンピュータ本体４１０は、ＣＰＵ，記憶部，インターフェースを有する。ＣＰＵは、特性予測装置４００の全体の制御を司る。記憶部は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤ，光ディスク４１１，フラッシュメモリから構成される。記憶部はＣＰＵのワークエリアとして使用される。

また、記憶部には各種プログラムが格納されており、ＣＰＵからの命令に応じてロードされる。ＨＤおよび光ディスク４１１はディスクドライブによりデータのリード／ライトが制御される。また、光ディスク４１１およびフラッシュメモリはコンピュータ本体４１０に対し着脱自在である。インターフェースは、入力装置４２０からの入力、出力装置４３０への出力、ネットワーク４４０に対する送受信の制御をおこなう。

また、入力装置４２０としては、キーボード４２１、マウス４２２、スキャナ４２３などがある。キーボード４２１は、文字、数字、各種指示などの入力のためのキーを備え、データの入力をおこなう。また、タッチパネル式であってもよい。マウス４２２は、カーソルの移動や範囲選択、あるいはウィンドウの移動やサイズの変更などをおこなう。スキャナ４２３は、画像を光学的に読み取る。読み取られた画像は画像データとして取り込まれ、コンピュータ本体４１０内のメモリに格納される。なお、スキャナ４２３にＯＣＲ機能を持たせてもよい。

また、出力装置４３０としては、ディスプレイ４３１、スピーカ４３２、プリンタ４３３などがある。ディスプレイ４３１は、カーソル、アイコンあるいはツールボックスをはじめ、文書、画像、機能情報などのデータを表示する。また、スピーカ４３２は、効果音や読み上げ音などの音声を出力する。また、プリンタ４３３は、画像データや文書データを印刷する。

（特性予測装置の機能的構成）
つぎに、特性予測装置の機能的構成について説明する。図５は、特性予測装置の機能的構成を示すブロック図である。図５において、特性予測装置４００は、検出部５０１と、特定部５０２と、判断部５０３と、変更部５０４と、指定部５０５と、算出部５０６と、決定部５０７と、出力部５０８と、から構成されている。

上述した各機能５０１〜５０８は、記憶部に格納された当該機能に関するプログラムをＣＰＵに実行させることにより、またはインターフェースにより、当該機能を実現することができる。また、各機能５０１〜５０８からの出力データは記憶部に保持される。また、図５中矢印で示した接続先の機能は、接続元の機能からの出力データを記憶部から読み込んで、当該機能に関するプログラムをＣＰＵに実行させるものとする。

まず、検出部５０１は、任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データＡＳ１の中から選ばれた目的アミノ酸残基（以下、単に、「ターゲット残基」という）の配列位置を検出する機能を有する。一次構造配列データＡＳ１は、アミノ酸配列の一次構造をあらわした文字列データであり、２０種類のアミノ酸残基の一次構造に関する記号（Ｓ，Ｙ，Ｉ，Ｊなど）を配列位置ｉ（ｉ＝１〜ｍ）順にｍ個配列したデータである。ターゲット残基は、配列位置ｉ＝１から順にｉ＝ｍまで走査される。なお、以降、ｉ番目のアミノ酸残基をＡ_iと表記する。

また、特定部５０２は、一次構造配列データＡＳ１の中から、検出部５０１によって検出された配列位置ｉのアミノ酸残基Ａ_iを含む一定個数ｎのアミノ酸残基列を特定する機能を有する。ここで、一定個数ｎとは、あらかじめ設定された固定数でもよく、後述する変更部５０４により変更された個数でもよく、また、後述する指定部により指定された任意の個数であってもよい。

また、アミノ酸残基列は、配列位置ｉのアミノ酸残基Ａ_i、すなわち、ターゲット残基を含む一定個数の一連のアミノ酸残基である。アミノ酸残基列中、ターゲット残基をどこに設定するかは自由であり、その先頭位置でもよく、中間位置でもよく、末尾位置でもよい。

たとえば、ターゲット残基をアミノ酸残基列の中心とする場合、一定個数ｎがｎ＝１５であるとすると、１５個のアミノ酸残基列のうち先頭から７番目となる。また、ｎ＝１４のような偶数の場合、１４個のアミノ酸残基列のうち先頭から７番目（８番目でもよい）となる。

また、判断部５０３は、検出部５０１によって検出された配列位置が一次構造配列データＡＳ１の末端部位であるか否かを判断する機能を有する。具体的には、ターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉが末端部位であるか否かを判断する。ターゲット残基Ａ_iが末端部位に位置するか否かは、ターゲット残基Ａ_iを含むアミノ酸残基列が、一次構造配列データＡＳ１で確保できるか否かにより判断される。具体的には、たとえば、以下の基準で判断する。なお、以下の基準は、ターゲット残基Ａ_iがアミノ酸残基列の中心に位置する場合の基準である。

一定個数ｎが奇数である場合、１≦ｉ≦ｊであるか否かを判断基準とする。ｊはｊ＝（ｎ−１）／２、すなわち、ｎ／２の整数部である。１≦ｉ≦ｊである場合、ターゲット残基Ａ_iはＮ末端部位に位置することとなる。また、ｍ−ｊ≦ｉ≦ｍである場合、ターゲット残基Ａ_iはＣ末端部位に位置することとなる。

同様に、一定個数ｎが偶数である場合、１≦ｉ≦ｊであるか否かを判断基準とする。この場合のｊはｊ＝ｎ／２である。１≦ｉ≦ｊである場合、ターゲット残基Ａ_iはＮ末端部位に位置することとなる。また、ｍ−ｊ≦ｉ≦ｍである場合、ターゲット残基Ａ_iはＣ末端部位に位置することとなる。

また、変更部５０４は、判断部５０３によって末端部位であると判断された場合、一定個数ｎを当該一定個数ｎ未満の個数に変更する機能を有する。具体的には、ターゲット残基Ａ_iを含むアミノ酸残基列が、一次構造配列データＡＳ１で確保できない場合、ターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉを固定して確保できているアミノ酸残基だけでアミノ酸残基列を構成する。以下、ターゲット残基Ａ_iがアミノ酸残基列の中心に位置する場合の変更処理について説明する。

図６および図７は、変更部５０４による一定個数の変更処理の一例を示す説明図である。図６および図７において、○で示した図形はアミノ酸配列の一次構造配列データＡＳ１であり、その中でハッチングが施されている図形は、ターゲット残基Ａ_iである。各図形の直上の数字は、配列位置ｉを示している。なお、図６および図７では、総アミノ酸残基数ｍ＝１５とする。

図６は、一定個数ｎが奇数（ｎ＝７）の場合の例である。ｎ＝７であるので、ターゲット残基は、アミノ酸残基列を構成する７個のアミノ酸残基のうち先頭から４番目のアミノ酸残基Ａ_iとなる。この場合、ｊはｊ＝（ｎ−１）／２＝３である。

（Ａ）では、ターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉは＝２であるため、１≦ｉ≦ｊを満たす。したがって、一定個数ｎを（ｉ＋ｊ）に変更する。この場合、ｉ＋ｊ＝５となるため、一定個数ｎ＝７をｎ＝５に変更する。したがって、この場合のアミノ酸残基列Ｌａは、ターゲット残基Ａ₂を含むアミノ酸残基Ａ₁〜Ａ₅で構成され、特定部５０２により特定される。

（Ｂ）では、ターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉは＝８であるため、１≦ｉ≦ｊを満たさない。したがって、Ｎ末端部位には存在しない。一方、ｍ−ｊ＝１５−３＝１２であるため、ｍ−ｊ≦ｉ≦ｍも満たさない。したがって、Ｃ末端部位にも存在しない。これにより、ターゲット残基Ａ₈は末端部位以外の中間部位に存在することとなり、一定個数ｎは変更されない。したがって、この場合のアミノ酸残基列Ｌｂは、ターゲット残基Ａ₈を含むアミノ酸残基Ａ₅〜Ａ₁₁で構成され、特定部５０２により特定される。

（Ｃ）では、ターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉは＝１３であるため、ｍ−ｊ≦ｉ≦ｍを満たす。したがって、一定個数ｎを（ｍ−ｉ＋ｊ＋１）に変更する。この場合、ｍ−ｉ＋ｊ＋１＝６となるため、一定個数ｎ＝７をｎ＝６に変更する。したがって、この場合のアミノ酸残基列Ｌｃは、ターゲット残基Ａ₁₃を含むアミノ酸残基Ａ₁₀〜Ａ₁₅で構成され、特定部５０２により特定される。

図７は、一定個数ｎが偶数（ｎ＝８）の場合の例である。ｎ＝８であるので、ターゲット残基は、アミノ酸残基列を構成する７個のアミノ酸残基のうち先頭から４番目のアミノ酸残基Ａ_iとなる。この場合、ｊはｊ＝ｎ／２＝４である。

（Ａ）では、ターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉは＝２であるため、１≦ｉ≦ｊを満たす。したがって、一定個数ｎを（ｉ＋ｊ）に変更する。この場合、ｉ＋ｊ＝６となるため、一定個数ｎ＝７をｎ＝６に変更する。したがって、この場合のアミノ酸残基列Ｌｄは、ターゲット残基Ａ₂を含むアミノ酸残基Ａ₁〜Ａ₆で構成され、特定部５０２により特定される。

（Ｂ）では、ターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉは＝８であるため、１≦ｉ≦ｊを満たさない。したがって、Ｎ末端部位には存在しない。一方、ｍ−ｊ＝１５−４＝１１であるため、ｍ−ｊ≦ｉ≦ｍも満たさない。したがって、Ｃ末端部位にも存在しない。これにより、ターゲット残基Ａ₈は末端部位以外の中間部位に存在することとなり、一定個数ｎは変更されない。したがって、この場合のアミノ酸残基列Ｌｅは、ターゲット残基Ａ₈を含むアミノ酸残基Ａ₅〜Ａ₁₂で構成され、特定部５０２により特定される。

（Ｃ）では、ターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉは＝１３であるため、ｍ−ｊ≦ｉ≦ｍを満たす。したがって、一定個数ｎを（ｍ−ｉ＋ｊ）に変更する。この場合、ｍ−ｉ＋ｊ＝６となるため、一定個数ｎ＝７をｎ＝６に変更する。したがって、この場合のアミノ酸残基列Ｌｆは、ターゲット残基Ａ₁₃を含むアミノ酸残基Ａ₁₀〜Ａ₁₅で構成され、特定部５０２により特定される。

このような変更処理を施すことで、後述する算出部５０６により、アミノ酸配列の特徴に大きく寄与するＮ末端部位またはＣ末端部位のアミノ酸残基列の特性予測値Ｓｉを算出することができる。

また、指定部５０５は、一次構造配列データＡＳ１のうち一部のアミノ酸配列の一次構造配列データＡＳ１の指定を受け付ける機能を有する。具体的には、たとえば、図２に示したように、マウスなどを用いたユーザ操作により、一部のアミノ酸配列の一次構造配列データＡＳ１を矩形の範囲２００で囲むことにより指定する。

また、算出部５０６は、特定部５０２によって特定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、アミノ酸残基列の特性予測値を算出する機能を有する。具体的には、アミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値を読み込み、これらの相加平均値を、アミノ酸残基列の特性予測値として算出する。ここで、ターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉごとの算出式を列挙する。一定個数ｎが奇数の場合、以下の算出式（１）〜（３）となる。

なお、Ｐｉは、各アミノ酸残基Ａ_iの特性予測値であり、Ｓｉはターゲット残基Ａ_iを中心とするアミノ酸残基列の特性予測値である。また、式（１）はターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉがＮ末端部位である場合の算出式、式（２）はターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉが中間部位である場合の算出式、式（３）はターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉがＣ末端部位である場合の算出式である。また、一定個数ｎが偶数の場合、以下の算出式（４）〜（６）となる。

なお、Ｐｉは、各アミノ酸残基Ａ_iの特性予測値であり、Ｓｉはターゲット残基Ａ_iを中心とするアミノ酸残基列の特性予測値である。また、式（４）はターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉがＮ末端部位である場合の算出式、式（５）はターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉが中間部位である場合の算出式、式（６）はターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉがＣ末端部位である場合の算出式である。

なお、アミノ酸残基Ａ_i個々の特性予測値Ｐｉの算出手法については、各種存在するが本実施の形態では本質的な内容ではないため省略する。また、指定部５０５によって一部のアミノ酸残基列の一次構造配列データＡＳ１が指定されている場合には、上記と同様、その一部のアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基Ａ_iの特性予測値Ｐｉに基づいて、アミノ酸残基列の特性予測値Ｓｉを算出する。

また、決定部５０７は、算出部５０６によって算出された算出結果に基づいて、当該算出結果の算出元となるアミノ酸残基列を特徴的なアミノ酸残基列に決定する機能を有する。ここで、特徴的なアミノ酸残基列とは、予測対象となるタンパク質の特性が十分あらわれているアミノ酸残基列である。たとえば、特性が抗原決定性である場合、特徴的なアミノ酸残基列とは抗原決定性が強いアミノ酸残基列を示すこととなる。同様に、特性が柔軟性の場合、特徴的なアミノ酸残基列とは他のアミノ酸残基に比べて軟らかいアミノ酸残基列を示すこととなる。

決定部５０７では、具体的には、たとえば、算出結果であるアミノ酸残基列の特性予測値Ｓｉが所定のしきい値以上である場合、そのアミノ酸残基列を特徴的なアミノ酸残基列としてもよく、特性予測値Ｓｉが上位Ｎ番目までに入っていれば、そのアミノ酸残基列を特徴的なアミノ酸残基列としてもよい。

また、出力部５０８は、算出部５０６によって算出された算出結果や決定部５０７によって決定された決定結果を出力する機能を有する。出力形式は画面表示のほか、印刷出力、外部装置への送信、記憶部への格納でもよい。一次構造配列データＡＳ１が表示画面に表示されている場合、図１〜図３に示したように、算出結果の算出元となるアミノ酸残基列を強調表示することとしてもよい。これにより、ユーザにとって直感的にわかりやすく印象付けることができる。

また、強調表示されたアミノ酸残基列に関連付けて、当該アミノ酸残基列の特性予測値を表示することとしてもよい。アミノ酸残基列の場合は、一定個数ｎの分、すなわち、アミノ酸残基の文字数分、その特性予測値Ｓｉの表示幅を稼ぐことができるため、特性予測値Ｓｉを見やすくすることができる。

（特性予測処理手順）
つぎに、特性予測処理手順について説明する。図８は、特性予測処理手順を示すフローチャートである。まず、一定個数ｎを設定する（ステップＳ８０１）。つぎに、図２に示したような範囲指定があったか否かを判断する（ステップＳ８０２）。範囲指定がない場合（ステップＳ８０２：Ｎｏ）、ｍをそのまま総アミノ酸残基数として設定し（ステップＳ８０３）、ステップＳ８０５に移行する。一方、範囲指定があった場合（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、ｍを指定範囲内の総アミノ酸残基数に設定して（ステップＳ８０４）、ステップＳ８０５に移行する。

このあと、特定部５０２および算出部５０６によるアミノ酸残基列特定／特性予測値算出処理を実行する（ステップＳ８０５）。アミノ酸残基列特定／特性予測値算出処理の詳細については後述する。そして、決定部５０７による決定処理を実行する（ステップＳ８０６）。最後に、出力部５０８により決定結果を出力する（ステップＳ８０７）。これにより、一連の処理を終了する。

図９は、アミノ酸残基列特定／特性予測値算出処理手順を示すフローチャート（前半部）である。図９において、まず、ターゲット残基Ａ_iの配列位置ｉをｉ＝１とし（ステップＳ９０１）、判断部５０３により、ｎは奇数か偶数かを判断する（ステップＳ９０２）。奇数の場合（ステップＳ９０２：奇数）、図１０のフローチャートに移行し、偶数の場合（ステップＳ９０２：偶数）、図１１のフローチャートに移行する。

図１０は、アミノ酸残基列特定／特性予測値算出処理手順を示すフローチャート（後半部１）である。図１０では一定個数ｎが奇数であるため、配列位置ｉが１≦ｉ≦ｊであるか否かを判断する（ステップＳ１００１）。１≦ｉ≦ｊである場合（ステップＳ１００１：Ｙｅｓ）、ターゲット残基Ａ_iはＮ末端部位に位置するため、変更部５０４により、一定個数ｎをｉ＋ｊに変更する（ステップＳ１００２）。

そして、特定部５０２により、アミノ酸残基列をアミノ酸残基Ａ₁〜Ａ_i+jに特定してそれら個々の特性予測値を抽出する（ステップＳ１００３）。そして、算出部５０６により、アミノ酸残基列（アミノ酸残基Ａ₁〜Ａ_i+j）の特性予測値Ｓｉを算出して（ステップＳ１００４）、ステップＳ１０１２に移行する。

一方、ステップＳ１００１において、配列位置ｉが１≦ｉ≦ｊでない場合（ステップＳ１００１：Ｎｏ）、ｊ＜ｉ＜ｍ−ｊであるか否かを判断する（ステップＳ１００５）。ｊ＜ｉ＜ｍ−ｊである場合（ステップＳ１００５：Ｙｅｓ）、ターゲット残基Ａ_iは中間部位に位置するため、一定個数ｎの変更はおこなわず、特定部５０２により、アミノ酸残基列をアミノ酸残基Ａ_i-j〜Ａ_i+jに特定してそれら個々の特性予測値を抽出する（ステップＳ１００６）。そして、算出部５０６により、アミノ酸残基列（アミノ酸残基Ａ_i-j〜Ａ_i+j）の特性予測値Ｓｉを算出して（ステップＳ１００７）、ステップＳ１０１２に移行する。

一方、ステップＳ１００５において、配列位置ｉがｊ＜ｉ＜ｍ−ｊでない場合（ステップＳ１００５：Ｎｏ）、配列位置ｉがｍ−ｊ≦ｉ≦ｍであるか否かを判断する（ステップＳ１００８）。ｍ−ｊ≦ｉ≦ｍである場合（ステップＳ１００８：Ｙｅｓ）、ターゲット残基Ａ_iはＣ末端部位に位置するため、変更部５０４により、一定個数ｎをｍ−ｉ＋ｊ＋１に変更する（ステップＳ１００９）。

そして、特定部５０２により、アミノ酸残基列をアミノ酸残基Ａ_i-j〜Ａ_mに特定してそれら個々の特性予測値を抽出する（ステップＳ１０１０）。そして、算出部５０６により、アミノ酸残基列（アミノ酸残基Ａ_i-j〜Ａ_m）の特性予測値Ｓｉを算出して（ステップＳ１０１１）、ステップＳ１０１２に移行する。

ステップＳ１０１２では配列位置ｉをインクリメントする。これにより、ターゲット残基Ａ_iをＮ末端からＣ末端まで（ステップＳ８０２で範囲指定された場合にはその一端から他端まで）走査することができる。なお、ステップＳ１００８において、配列位置ｉがｍ−ｊ≦ｉ≦ｍでないと判断された場合（ステップＳ１００８：Ｎｏ）、ステップＳ８０６の決定処理に移行する。

図１１は、アミノ酸残基列特定／特性予測値算出処理手順を示すフローチャート（後半部２）である。図１１では一定個数ｎが偶数であるため、配列位置ｉが１≦ｉ≦ｊであるか否かを判断する（ステップＳ１１０１）。１≦ｉ≦ｊである場合（ステップＳ１１０１：Ｙｅｓ）、ターゲット残基Ａ_iはＮ末端部位に位置するため、変更部５０４により、一定個数ｎをｉ＋ｊに変更する（ステップＳ１１０２）。

そして、特定部５０２により、アミノ酸残基列をアミノ酸残基Ａ₁〜Ａ_i+jに特定してそれら個々の特性予測値を抽出する（ステップＳ１１０３）。そして、算出部５０６により、アミノ酸残基列（アミノ酸残基Ａ₁〜Ａ_i+j）の特性予測値Ｓｉを算出して（ステップＳ１１０４）、ステップＳ１１１２に移行する。

一方、ステップＳ１１０１において、配列位置ｉが１≦ｉ≦ｊでない場合（ステップＳ１１０１：Ｎｏ）、ｊ＜ｉ＜ｍ−ｊ−１であるか否かを判断する（ステップＳ１１０５）。ｊ＜ｉ＜ｍ−ｊ−１である場合（ステップＳ１１０５：Ｙｅｓ）、ターゲット残基Ａ_iは中間部位に位置するため、一定個数ｎの変更はおこなわず、特定部５０２により、アミノ酸残基列をアミノ酸残基Ａ_i-j+1〜Ａ_i+jに特定してそれら個々の特性予測値を抽出する（ステップＳ１１０６）。そして、算出部５０６により、アミノ酸残基列（アミノ酸残基Ａ_i-j+1〜Ａ_i+j）の特性予測値Ｓｉを算出して（ステップＳ１１０７）、ステップＳ１１１２に移行する。

一方、ステップＳ１１０５において、配列位置ｉがｊ＜ｉ＜ｍ−ｊ−１でない場合（ステップＳ１１０５：Ｎｏ）、配列位置ｉがｍ−ｊ≦ｉ≦ｍであるか否かを判断する（ステップＳ１１０８）。ｍ−ｊ≦ｉ≦ｍである場合（ステップＳ１１０８：Ｙｅｓ）、ターゲット残基Ａ_iはＣ末端部位に位置するため、変更部５０４により、一定個数ｎをｍ−ｉ＋ｊに変更する（ステップＳ１１０９）。

そして、特定部５０２により、アミノ酸残基列をアミノ酸残基Ａ_i-j+1〜Ａ_mに特定してそれら個々の特性予測値を抽出する（ステップＳ１１１０）。そして、算出部５０６により、アミノ酸残基列（アミノ酸残基Ａ_i-j+1〜Ａ_m）の特性予測値Ｓｉを算出して（ステップＳ１１１１）、ステップＳ１１１２に移行する。

ステップＳ１１１２では配列位置ｉをインクリメントする。これにより、ターゲット残基Ａ_iをＮ末端からＣ末端まで（ステップＳ８０２で範囲指定された場合にはその一端から他端まで）走査することができる。なお、ステップＳ１１０８において、配列位置ｉがｍ−ｊ≦ｉ≦ｍでないと判断された場合（ステップＳ１１０８：Ｎｏ）、ステップＳ８０６の決定処理に移行する。

このように、本実施の形態では、一定個数ｎのアミノ酸残基列の平均的な特性予測値Ｓｉを算出することにより、その算出結果やそのようなアミノ酸残基列をユーザにわかりやすく印象付けることができる。また、アミノ酸残基列の一定個数ｎをアミノ酸配列の特徴に大きく寄与するＮ末端部位またはＣ末端部位において変更することで、Ｎ末端部位またはＣ末端部位の平均的な特性予測値を算出することができ、ユーザが知りたい範囲の特性予測結果を得ることができる。

さらに、ユーザによりアミノ酸配列の範囲を任意に指定することができるため、ユーザが探ってみたい範囲の特性予測値Ｓｉを簡単に得ることができる。このように、ある範囲のアミノ酸残基列の特性予測値Ｓｉを得ることにより、現実味のある特性予測結果を得ることができる。

以上説明したように、上述した実施の形態によれば、ユーザが知りたい範囲のアミノ酸配列の特性予測を直感的かつわかりやすくユーザに提供することができるという効果を奏する。

なお、この実施の形態で説明した特性予測方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。また、上記実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）コンピュータを、
任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データの中から選ばれた目的アミノ酸残基の配列位置を検出する検出手段、
前記一次構造配列データの中から、前記検出手段によって検出された配列位置のアミノ酸残基を含む一定個数のアミノ酸残基列を特定する特定手段、
前記特定手段によって特定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記アミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出手段、
前記算出手段によって算出された算出結果を出力する出力手段、
として機能させることを特徴とする特性予測プログラム。

（付記２）前記コンピュータを、
前記検出手段によって検出された配列位置が前記一次構造配列データの末端部位であるか否かを判断する判断手段、
前記判断手段によって前記末端部位であると判断された場合、前記一定個数を当該一定個数未満の個数に変更する変更手段として機能させ、
前記特定手段は、
前記一次構造配列データの中から、前記配列位置のアミノ酸残基を含み、かつ前記変更手段による変更後の個数のアミノ酸残基列を特定することを特徴とする付記１に記載の特性予測プログラム。

（付記３）前記コンピュータを、
前記一次構造配列データのうち一部のアミノ酸配列の一次構造配列データの指定を受け付ける指定手段として機能させ、
前記算出手段は、
前記指定手段によって指定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記一部のアミノ酸残基列の特性予測値を算出することを特徴とする付記１に記載の特性予測プログラム。

（付記４）コンピュータを、
任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データのうち一部のアミノ酸配列の一次構造配列データの指定を受け付ける指定手段、
前記指定手段によって指定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記一部のアミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出手段、
前記算出手段によって算出された算出結果を出力する出力手段、
として機能させることを特徴とする特性予測プログラム。

（付記５）前記コンピュータを、
前記算出手段によって算出された算出結果に基づいて、当該算出結果の算出元となるアミノ酸残基列を特徴的なアミノ酸残基列に決定する決定手段として機能させ、
前記出力手段は、
前記決定手段によって決定された決定結果を出力することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の特性予測プログラム。

（付記６）前記出力手段は、
前記一次構造配列データが表示画面に表示されている場合、前記決定手段によって決定された特徴的なアミノ酸残基列を強調表示することを特徴とする付記５に記載の特性予測プログラム。

（付記７）前記出力手段は、
前記強調表示されたアミノ酸残基列に関連付けて、当該アミノ酸残基列の特性予測値を表示することを特徴とする付記６に記載の特性予測プログラム。

（付記８）任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データの中から選ばれた目的アミノ酸残基の配列位置を検出する検出手段と、
前記一次構造配列データの中から、前記検出手段によって検出された配列位置のアミノ酸残基を含む一定個数のアミノ酸残基列を特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記アミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された算出結果を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする特性予測装置。

（付記９）任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データのうち一部のアミノ酸配列の一次構造配列データの指定を受け付ける指定手段と、
前記指定手段によって指定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記一部のアミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された算出結果を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする特性予測装置。

（付記１０）任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データの中から選ばれた目的アミノ酸残基の配列位置を検出する検出工程と、
前記一次構造配列データの中から、前記検出工程によって検出された配列位置のアミノ酸残基を含む一定個数のアミノ酸残基列を特定する特定工程と、
前記特定工程によって特定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記アミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出工程と、
前記算出工程によって算出された算出結果を出力する出力工程と、
を含んだことを特徴とする特性予測方法。

（付記１１）任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データのうち一部のアミノ酸配列の一次構造配列データの指定を受け付ける指定工程と、
前記指定工程によって指定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記一部のアミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出工程と、
前記算出工程によって算出された算出結果を出力する出力工程と、
を含んだことを特徴とする特性予測方法。

以上のように、本発明にかかる特性予測プログラム、特性予測装置、および特性予測方法は、薬理学、生化学、タンパク質の立体構造を利用、研究する分野全般に有用である。

任意のタンパク質のアミノ酸配列の一次構造データに関する特性予測結果を示すグラフ（その１）である。 任意のタンパク質のアミノ酸配列の一次構造データに関する特性予測結果を示すグラフ（その２）である。 任意のタンパク質のアミノ酸配列の一次構造データに関する特性予測結果を示すグラフ（その３）である。 特性予測装置のハードウェア構成を示す説明図である。 特性予測装置の機能的構成を示すブロック図である。 変更部による一定個数（奇数）の変更処理の一例を示す説明図である。 変更部による一定個数（偶数）の変更処理の一例を示す説明図である。 特性予測処理手順を示すフローチャートである。 アミノ酸残基列特定／特性予測値算出処理手順を示すフローチャート（前半部）である。 アミノ酸残基列特定／特性予測値算出処理手順を示すフローチャート（後半部１）である。 アミノ酸残基列特定／特性予測値算出処理手順を示すフローチャート（後半部２）である。

符号の説明

４００ 特性予測装置
５０１ 検出部
５０２ 特定部
５０３ 判断部
５０４ 変更部
５０５ 指定部
５０６ 算出部
５０７ 決定部
５０８ 出力部
Ａ_i アミノ酸残基
ＡＳ１ 一次構造配列データ
ｍ 総アミノ酸残基数
ｎ 一定個数
Ｐｉ アミノ酸残基の特性予測値
Ｓｉ アミノ酸残基列の特性予測値

Claims (8)

1. コンピュータを、
   任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データの中から選ばれた目的アミノ酸残基の配列位置を検出する検出手段、
   前記一次構造配列データの中から、前記検出手段によって検出された配列位置のアミノ酸残基を含む一定個数のアミノ酸残基列を特定する特定手段、
   前記特定手段によって特定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記アミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出手段、
   前記算出手段によって算出された算出結果を出力する出力手段、
   として機能させることを特徴とする特性予測プログラム。
2. 前記コンピュータを、
   前記検出手段によって検出された配列位置が前記一次構造配列データの末端部位であるか否かを判断する判断手段、
   前記判断手段によって前記末端部位であると判断された場合、前記一定個数を当該一定個数未満の個数に変更する変更手段として機能させ、
   前記特定手段は、
   前記一次構造配列データの中から、前記配列位置のアミノ酸残基を含み、かつ前記変更手段による変更後の個数のアミノ酸残基列を特定することを特徴とする請求項１に記載の特性予測プログラム。
3. 前記コンピュータを、
   前記一次構造配列データのうち一部のアミノ酸配列の一次構造配列データの指定を受け付ける指定手段として機能させ、
   前記算出手段は、
   前記指定手段によって指定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記一部のアミノ酸残基列の特性予測値を算出することを特徴とする請求項１に記載の特性予測プログラム。
4. コンピュータを、
   任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データのうち一部のアミノ酸配列の一次構造配列データの指定を受け付ける指定手段、
   前記指定手段によって指定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記一部のアミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出手段、
   前記算出手段によって算出された算出結果を出力する出力手段、
   として機能させることを特徴とする特性予測プログラム。
5. 任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データの中から選ばれた目的アミノ酸残基の配列位置を検出する検出手段と、
   前記一次構造配列データの中から、前記検出手段によって検出された配列位置のアミノ酸残基を含む一定個数のアミノ酸残基列を特定する特定手段と、
   前記特定手段によって特定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記アミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された算出結果を出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする特性予測装置。
6. 任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データのうち一部のアミノ酸配列の一次構造配列データの指定を受け付ける指定手段と、
   前記指定手段によって指定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記一部のアミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された算出結果を出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする特性予測装置。
7. 任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データの中から選ばれた目的アミノ酸残基の配列位置を検出する検出工程と、
   前記一次構造配列データの中から、前記検出工程によって検出された配列位置のアミノ酸残基を含む一定個数のアミノ酸残基列を特定する特定工程と、
   前記特定工程によって特定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記アミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出工程と、
   前記算出工程によって算出された算出結果を出力する出力工程と、
   を含んだことを特徴とする特性予測方法。
8. 任意のタンパク質をあらわすアミノ酸配列の一次構造配列データのうち一部のアミノ酸配列の一次構造配列データの指定を受け付ける指定工程と、
   前記指定工程によって指定されたアミノ酸残基列を構成する各アミノ酸残基の特性予測値に基づいて、前記一部のアミノ酸残基列の特性予測値を算出する算出工程と、
   前記算出工程によって算出された算出結果を出力する出力工程と、
   を含んだことを特徴とする特性予測方法。

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