JP2010539580A - 動的分子の3次元構造の決定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記角の可変性を示すデータを含む、前記分子を表すデータを受け取ることと、
前記角が前記可変性に基づいて選択された関連値(associated value)を有するように、構造の集団を生成することと、を含む。
前記角の可変性を示すデータを含む、前記分子を表すデータを受け取ることと、
前記角の可変性を示す前記データに基づいて前記分子の3次元構造の可変性をシミュレートすることと、
前記角が前記シミュレートに基づいて選択された関連値(associated value)を有するように、構造の集団を生成することと、を含む。
1)炭水化物リガンドおよび炭水化物ミメティクス(例えばアミノグリコシド抗生物質)
2)ペプチドおよび人工ペプチドミメティクス
3)薬物分子の分子フレキシビリティー
4)酵素/受容体活性部位またはタンパク質−タンパク質相互作用部位内のフレキシブルなタンパク質側鎖
5)核酸分子内のフレキシブルな塩基(例えばRNAアプタマー)
6)幾つかのコンフォメーション状態をもつタンパク質(例えばインテグリン)および本質的に折り畳まれていないタンパク質
1)バイオミメティック分子の生成、例えばヘパリンミメティクスの設計;
2)受容体分子のアレイを用いる分子相互作用の分析、例えばシステム生物学およびプロテオミクスにおいて;
3)コンビナトリアルケミストリーにおける、可能性のある反応経路の予測による薬物ライブラリーの設計;および
4)分子機械の設計および構築(ナノテクノロジー)を含む。
a.前記スペクトル中の共鳴多重線成分に関する共鳴周波数νを決定すること;
b.前記多重線スペクトルの最大高さの半分での固有共鳴線幅λよりも小さい共鳴周波数差(Δν)を有する前記NMRスペクトル中の共鳴多重線成分を同定すること;
c.前記NMRスペクトルについて工程b.で同定された多重線成分iのそれぞれの高さhiを決定すること;
d.各多重線について、以下のように広幅化因子bを決定すること:
f.理想多重線構造が二重線の場合、各多重線成分についてスケーリング係数fiを以下のように決定し:
fi=2・b
かつ、1モル存在量での共鳴多重線成分iの高さHiを以下のように決定すること:
Hi=hi×fi
g.理想多重線構造が三重線の場合、各外側多重線成分(outer multiplet component)についてスケーリング係数fi(outer)を以下のように決定し:
fi(outer)=4・b
かつ、重複する内側多重線成分についてスケーリング係数fi(inner)を以下のように決定すること:
fi(inner)=2・b
h.1モル存在量での共鳴多重線成分iの高さHiを以下のように決定すること:
Hi(inner)=hi(inner)×fi(inner)
Hi(outer)=hi(outer)×fi(outer)
を含む。
前記分子の3次元構造のさらなる集団を表すさらなるデータを生成すること;
前記分子の3次元構造の前記さらなる生成された集団から、少なくとも1のさらなる実験パラメータを予測すること;
前記少なくとも1のさらなる予測される実験パラメータを、少なくとも1の物理的実験に由来する前記少なくとも1のパラメータに対して比較すること;
前記少なくとも1のさらなる実験パラメータの、少なくとも1の物理的実験に由来する前記少なくとも1のパラメータに対する前記比較に基づいて、さらなる一致関数を決定すること;および
最もよい一致関数を有する集団を示すデータを生成すること、をさらに含んでよい。
1)分子内の全ての単結合は回転可能であるが、二重、三重、芳香族結合は回転不可能である;
2)多くの単結合の回転は分子内の原子の相対的位置における効果をもたないため、これらの種類の単結合は回転する必要がない。このような単結合の例は、水素原子と他の原子との間、またはハロゲン原子と他の原子との間の結合を含む;
3)幾つかの環状化学における単結合は、拘束された配置のために回転できない;この例はシクロプロパン内のC−C結合であろう
1)動的分子の変数のセットによるコンフォメーション自由度に基づく動的集団の生成。コンフォメーション自由度は局所的な化学の考慮に基づいて選択される(定義は以下を参照)。特に、化学結合の種類および混成が、それらが回転可能か否かを決定する。
2)適切な物理理論および積分(平均化)の使用による動的集団からの実験データの予測。例としての目的で、以下に詳しく考慮されるNMR実験のため(核オーバーハウザー効果実験(NOESY、ROESY)、残留双極子カップリング、カップリング定数および1H−15N異核効果(heteronuclear enhancements))、適切な物理理論が導かれ検証されてきた[6、7〜9]。
3)予測実験データの真の実験データに対する比較および一致関数の算出。これは通常二つの間の距離の二乗であり(実験誤差を含む)、χ2と称される。
4)χ2が以前に見られたものよりも小さい場合、この動的構造は承認され、最も良い構造の新しい候補となる。
5)分子変数はランダムに変化し(平均および動的広がりの両方において)、特定の繰り返し数が経過するまでは工程1へ戻る。要求される工程の数は問題の複雑さに依存する。簡単に述べると、この複雑さはコンフォメーション自由度の数から推定できる。
6)十分に定義された最終集団が再現性よく生成できるように適切な数の繰り返しが行われたら、現在の候補となる構造は単一の解決済みの動的構造を表す。この構造は、コンフォメーション制限あたりの平均χ2を算出することにより、実験データに対する適合の良さについて評価できる。
7)多くの動的構造が生成され、繰り返された構造決定の精度を決定するため、それらについての統計が取られる。このことは、単一の独特な動的分子のコンフォメーションの決定における実験データのロバスト性を決定する。
1)分子内の全ての単結合は回転可能であるが、二重、三重、または芳香結合は回転不可能である;
2)多くの単結合の回転は分子内の原子の相対的位置における効果をもたないため、これらの種類の単結合は回転する必要がない。このような単結合の例は、水素原子とその他のいずれかの原子の間、またはハロゲン原子とその他のいずれかの原子の間の結合を含む;および
3)幾つかの環状化学の中での単結合は、制約された配置のために回転できない;この例はシクロプロパン内のC−C結合であろう
により決定できる。
1)単峰性結合のフレキシビリティーを定義する旋回
2)二峰性、三峰性およびより高次の様式の結合フレキシビリティーを定義する複数の旋回
が存在する。
1)分子構造内の正確な二面角
2)二面角の平均値に対して用いられる変数(variablesセクションから)および
3)二面角のガウス広がりに対して用いられる変数
を特定する三つの付随する数による、単峰性確率分布モデルを特定する。
1)構造制限の割り当ての誤り;
2)構造制限強度の決定におけるスケーリング係数の不正確な適用;
3)制限誤差の不正確な算出;および/または
4)スペクトルのアーティファクト
を含み得る。
1)[1H]−1D
2)[1H、1H]−DQF−COSY
3)[1H、1H]−TOCSY
4)[1H、13C]−HSQC
5)[1H、13C]−HMBC
6)[13C]−1Dスペクトル
7)[13C]−フィルター[1H]−1Dスペクトル
8)[1H、15N]−HSQC
9)[15N]−1Dスペクトル
10)[15N]−フィルター[1H]−1Dスペクトル
を含む。
1)核オーバーハウザー効果(NOE)および回転座標系NOE(ROE)。NOEおよびROEデータは、[1H、1H]−NOESY、[1H、15N]−NOESY−HSQC、[1H、13C]−NOESY−HSQC、[1H、1H]−T−ROESYおよび[1H、15N]−T−ROESY−HSQC[19、20]のような実験を用いて典型的に測定される。水が溶媒である特定の場合において、通常溶媒シグナルは前飽和または専用のパルス系列、例えばWATERGATEフィルターを含むものを用いて抑制される[21]。
2)コンフォメーション依存性スカラーカップリング。コンフォメーション依存性スカラーカップリング(例えば3JHH)は、[1H]−1Dスペクトル、定量的E−COSY[22]、HNHA[23]およびJ−変調15N−HSQC実験[24]のような実験を用いて典型的に測定される。
3)残留双極子カップリング(RDC)。これは[1H]−1Dスペクトル、ならびに[1H、13C]−HSQCおよび[1H、15N]−HSQCのような実験から典型的に測定され、取得の間の広帯域異核デカップリングは動作しない[13]。分子が13Cおよび/または15Nにより同位体濃縮されている特定の場合において、タンパク質において行われるような標準的な実験もまた、RDCおよびコンフォメーション依存性スカラーカップリング(例えば3JHC)を測定するために使用できる。
4)以前に得られた[6]、パルス系列を用いて測定するT1−およびT2−緩和データならびに異核(例えば1H−13Cまたは1H−15N)NOE[25]。
5)化学シフト異方性、常磁性誘導シフト、水素結合(例えば交換率、プロトン−カルボニルスカラーカップリング、同位元素効果または交換プロトン温度係数の決定により同定される)および塩橋(例えばpHまたはNaCl滴定により同定される)。
[27]。
式中、NIは核Iの測定された共鳴周波数、NSは核Sの測定された共鳴周波数、(ΔNIS)は核IおよびSの間における周波数差、および(JIS)は核IおよびSの間のスカラーカップリングを表す。
1)炭水化物リガンドおよび炭水化物ミメティクス(例えばアミノグリコシド抗生物質);
2)ペプチドおよび人工ペプチドミメティクス;
3)薬物分子の分子フレキシビリティー;
4)酵素/受容体活性部位またはタンパク質−タンパク質相互作用部位内のフレキシブルなタンパク質側鎖;
5)核酸分子内のフレキシブルな塩基(例えばRNAアプタマー);および
6)幾つかのコンフォメーション状態をもつタンパク質(例えばインテグリン)および本質的に折り畳まれていないタンパク質
のような、広範囲の分子に対して適用性をもつ。
1)バイオミメティック分子の生成、例えばヘパリンミメティクスの設計;
2)受容体分子のアレイを用いる分子相互作用の分析、例えばシステム生物学およびプロテオミクスにおいて;
3)コンビナトリアルケミストリーにおける、可能性のある反応経路の予測による薬物ライブラリーの設計;および
4)分子機械の設計および構築(ナノテクノロジー)を含む。
ヒアルロナン(HA)は、N−アセチル−D−グルコサミン(GlcNAc)およびD−グルクロン酸(GlcA)の二糖の繰り返しからなる炭水化物である(図13参照)。多くの他の機能の中でも、HAは、脊椎動物の細胞外基質に構造的統一性および組織性を与える。HAの多糖形態は、二糖の数千の繰り返しを有し、生理学的プロセス(例えば、子宮頸部熟化、歯の発育)および疾患プロセス(例えば、子宮内膜癌、アテローム性動脈硬化症)の両方に関わる。HAのオリゴ糖は、二糖の数個のみの繰り返しを有し、別の条件下で顕著な活性を有する(例えば樹状細胞の成熟誘導)。したがって、HAは生物工学分野および化粧品分野で商業的に重要である。
HA6中に「還元末端」(すなわちヘミアセタール基)が存在するため、HA6の末端環(環6)は実際には溶液中でα−およびβ−立体異性体の分離不可能な混合物として存在する(図14)。これら2つの形態の化学シフトはほぼ同じである[34]。本発明者らは以前に、HA6のα形態およびβ形態の両方の1H、15N、および13Cの化学シフトを全て帰属し、これら2つの形態のモル存在比がαが60%、βが40%であることを決定している[35]。α−HA6が混合物中により多く存在し、β−HA6よりも相当良い解像度を示したので、この段階で、β−HA6ではなくα−HA6の動的3D構造を決定することにした。
α−HA6の構造的制約を求めるために、4個の異なるNOESYおよびT−ROESYデータセットを用いた。それらは、2D−[1H,1H]−NOESYデータセット、2D−[1H,1H]−T−ROESYデータセット、3D[1H,15N]−NOESY−HSQCデータセット、および3D−[1H,15N]−T−ROESY−HSQCデータセットであり、各データセットの取得パラメータの完全な詳細を以下に示す。これらのデータセットのそれぞれについてスケーリング係数(scaling factor)セットを以下のように決定した。ブロードニング調整式(broadening adjustment formula)に必要なα−HA6内の全プロトンの2JHHおよび3JHHスカラーカップリングを図15からとった。
このプロトンは唯一つの3JHHカップリング定数7.8Hzを有し、これはλより大きいため、この2D−NOESYスペクトルの取得次元中で単純なダブレットとして(すなわち、図9のスカラーカップリング1個のように)現れる。したがって、ダブレットの各要素についてのスケーリング係数セットは2である。すなわちfi={2,2}である。
このプロトンは2個の3JHHカップリング定数、9.5Hzおよび7.8Hzを有し、その結果、このプロトンは基本的なトリプレットで(すなわち、図10のスカラーカップリング2個のように)現れる。すなわち、初期スケーリング係数セットはfi={4,2,4}である。しかし、2個のカップリング定数が同じでないため、真ん中の2個のマルチプレット要素は完全には重ならず、「トリプレット」の中央のピークは広がっている。これら真ん中の要素間の距離Δνは(9.5〜7.8)=約1.7Hzであり、これはλよりかなり小さく、この要素のブロードニングは、ブロードニング調整式から(4.8/(4.8−1,7/2))=1.2と決定される。このブロードニング調整に重複調整因子(すなわち2)をかけると、共鳴マルチプレット中の中央ピークの複合スケーリング係数(上記参照)2.4が得られる。したがって、このプロトンのトリプレットの各要素のスケーリング係数セットはfi={4,2.4,4}である。
GlcAのH2プロトン同様、このプロトンも、9.5Hzおよび8.8Hzという値の異なる2個の3JHHカップリング定数を有する。GlcA H2と同じプロセスの後、初期スケーリング係数パターンfi={4,2,4}の基本的なトリプレットも、2個のカップリング定数の不一致により生じる中央のピークのブロードニングについて補正される必要があることが分かった。Hzで表した結合間の差Δν(1.3Hz)より、ブロードニング調整因子は1.1となり、補正後のスケーリング係数セットはfi={4,2.2,4}となる。
このプロトンは2個の3JHHカップリング定数9,7および8.8Hzを有する。GlcA H2およびH3プロトンと同じ推論から、スケーリング係数セットはfi={4,2.2,4}となる。
このプロトンは唯一つの3JHHカップリング定数7.8Hzを有し、これはλより大きい。したがって、これは、スケーリング係数セットfi={2,2}の単純なダブレットである(すなわち、図9のスカラーカップリング1個)。
このプロトンは唯一つの3JHHカップリング定数8.5Hzを有し、これはλより大きく(すなわち、図9のスカラーカップリング1個と同様)、スケーリング係数セットはfi={2,2}である。
このプロトンは、H2O中で3個の3JHHカップリング定数10.4Hz、9.7Hz、および8.5Hzを有し、このプロトンは基本的なカルテットの形で(すなわち、図10のスカラーカップリング3個のように)現れ、すなわち初期スケーリング係数セットはfi={8,2.7,2.7,8}である。外側の2つのマルチプレット要素は明確に解像されて初期スケーリング係数8を維持しているが、カルテットの内側の対の要素は、3個のカップリング定数の不一致により幾分ブロード化している。この場合のブロードニング調整の解析は非常に複雑であるが、この重複を、重複するマルチプレット要素の2つの連続する対として処理すると、ブロードニング式により中央の共鳴が更に1.4倍にスケール調整(scaling)される。したがって、補正後のスケーリング係数セットはfi={8,3.8,3.8,8}となる。
2個の3JHHカップリング定数10.4Hzおよび8.7Hzを有し(したがって、図10におけるスカラーカップリング2個のもののように現れる)、初期スケーリング係数セットはfi={4,2,4}となる。前述のように中央の共鳴にブロードニング式を適用すると、補正後のスケーリング係数セットはfi={4,2.4,4}となる。
2個の3JHHカップリング定数9.9Hzおよび8.7Hzを有する。したがって、中央の共鳴のブロードニングを考慮した補正スケーリング係数はfi={4,2.4,4}となる。
4個の異なる3JHHカップリング定数を有するため複数の重複を生じ、共鳴は、4つの共鳴を有する広いプラトーとして現れる(図9におけるスカラーカップリング2個に最も近い)。このプロトンのスケーリング係数は、重複するマルチプレットの要素を考慮して(図11参照)、fi={2.8,2.8,2.8,2.8}と計算された。
1個の2JHHおよび1個の3JHHカップリング定数を有し、その値は−12.3Hzおよび2.3Hzであり、したがって、ブロード化した共鳴のダブレットとして現れ(すなわち、図9の1つのスカラーカップリング1個に見た目が最も近い)、初期スケーリング係数セットはfi={2,2}となる。各共鳴のブロードニングは、この小さな2.3Hzの結合により生じるので、各スケーリング係数のブロードニング調整は1.3となる。したがって、このプロトンの補正スケーリング係数セットはfi={2.6,2.6}である。
1個の2JHHおよび1個の3JHHカップリング定数を有し、その値は−12.3Hzおよび5.4Hzであり、これらとλの間の周波数差のために、4つの明確に解像された共鳴を呈する(すなわち、図9のスカラーカップリング2個に最も近い)。したがって、このプロトンのスケーリング係数セットはfi={4,4,4,4}である。
このプロトンは唯一つの3JHHカップリング定数9.7Hzを有し、これはλより大きい。したがって、これは単純なダブレットであり(すなわち、図9のスカラーカップリング1個に最も近い)、スケーリング係数セットはfi={2,2}である。
このプロトンは唯一つの3JHHカップリング定数3.5Hzを有し、これはλより小さい。したがって、これは、スペクトル中でブロード化したシングレットとして現れ(すなわち、図9のスカラーカップリング1個に最も近い)、ブロードニング調整は1.6である。したがって、そのスケーリング係数セットはfi={1.6}であり、モル存在比でのスケール調整後は、fi={2.7}である。
このプロトンは、H2O中で3個の3JHHカップリング定数、10.4、9.7、および3.5Hzを有し、その結果、このプロトンは、複数のブロードニングを有する基本的なトリプレットの形をとり(すなわち、図10のスカラーカップリング2個に最も近い)、初期スケーリング係数セットは、fi={4,2,4}となる。外側の二つの共鳴は、3.5Hzの結合によりブロード化しており、ブロードニング調整はどちらの場合も1.6である。内側の共鳴は3.5Hzの結合で基本的にブロード化しており、ブロードニング調整は1.6であるが、2つの大きな結合間の差0.7Hzも寄与して1.1の更なるブロードニング調整を有し、正味1.7となる。したがって中央の共鳴のスケーリング係数は3.4である。したがって、スケーリング係数セットはfi={6.2,3.4,6.2}であり、モル存在比でのスケール調整後は、fi={10.5,5.8,10.5}である。
これらのプロトンは、GlcNAc環2&4と同じカップリング定数を有するため、これらはGlcNAc環2&4と同じスケーリング係数セットを有するが、各スケーリング係数セット中の各スケーリング係数には、モル存在比スケール調整比の1.7がかけられる。
α−HA6の動的溶液構造の決定に、7個の異なるNMR実験データセット中の5個の異なる種類のNMRデータを用いた。これらの制約を、13個の未知の変数の最適値を見つけるための最適化アルゴリズムで用いた(上記参照)。使用した5種類のNMRデータは:
1)NOESY緩和データ:2個の実験データセット。1)[1H、15N]−NOESY−HSQC、2)[1H,1H]−2D−NOESY
2)T−ROESY緩和データ:2個の実験データセット。1)[1H,15N]−T−ROESY−HSQC、2)[1H,1H]−2D−NOESY
3)コンフォメーション依存性スカラーカップリング:1個の実験データセット
4)残留双極子カップリング(RDC):1個の実験データセット
5)秩序変数([1H,15N]−異種核NOEおよびT1−測定より算出):1個の実験データセット
である。
前述の実験データセットは2つの異なる溶媒、すなわちH2OおよびD2Oで取得した。これらのそれぞれに対する溶媒マスク(上記参照)を以下の通り決定した:
1)H2O溶媒マスク:α−HA6中の全ヒドロキシルプロトンは非常に急速に溶媒プロトンで置換されるため、これらのプロトンは全てNMR不活性と定義した(exc* HO*)。アミドプロトンは観察するのに十分にゆっくり置換されるのでNMR活性である[34]。その他のプロトンは全て活性と定義した(add* H*)。
2)D2O溶媒マスク:α−HA6中の全ヒドロキシルプロトン(exc* HO*)およびアミドプロトン(exc *H2N)は溶媒重水素で完全に置換されるので、これらのプロトンは全てNMR不活性と定義した。その他のプロトンは全て活性と定義した(add* H*)
構造計算の全てのラウンドでτcの値は、以前に記載したように実験的に決定された[22]0.4msとした。前述の種々の実験データセットを、異なるH2O/D2O溶媒混合物を含むNMRサンプル(上記参照)について記録した。したがって、各データセットについて、調整した溶媒粘度を、式(22)および(23)を用いて算出した。構造計算に使用した7個の実験データセットファイルを付表Aに示す。
前述の方法を用いて、α−HA6内の関連するコンフォメーションのフレキシブルな結合および化学的性質(chemistry)を以下のように特定した(図16参照):
1)6個の炭水化物環のそれぞれは種々のコンフォメーション、例えばいす型、ふね型、ねじれふね型のコンフォメーションで存在し得る。
2)3個のβ1→β3グリコシド結合、すなわち、環1&2、3&4、および5&6の間の結合。結合酸素原子のいずれかの側の各化学結合は、未定義の二面角を有し、それぞれファイ(φ)およびプシー(φ)とする。
3)2個のβ1→4グリコシド結合、すなわち、環2&3および3&4の間の結合。結合酸素原子のいずれかの側の各化学結合は、未定義の二面角を有し、それぞれファイ(φ)およびプシー(φ)とする。
4)GlcNAc環(環2、4、および6)に関して、3個のアセトアミド側鎖基が、N(窒素)−C2(環)結合の回りで回転可能である。
5)3個のアセトアミド側鎖基(環2、4、および6)が、アミドN(窒素)−C(カルボニル)結合でシスまたはトランスコンフォメーションで存在し得る。
6)アセトアミド側鎖基(環2、4、および6)上の3個のメチル基が、そのアセトアミド側鎖に関して、C(メチル)−C(カルボニル)結合の回りで回転可能である。
7)GlcNAc環(環2、4、および6)に関して、3個のヒドロキシメチル側鎖基がC6(ヒドロキシメチル)−C5(環)結合の回りで回転可能である。
8)GlcA環(環1、3、および5)に関して、3個のカルボキシレート基がC(カルボキシレート)−C5(環)結合の回りで回転可能である
9)GlcNAc環およびGlcA環の全てのヒドロキシル基が、それぞれのO(酸素)−C(炭素)結合の回りで回転可能である。
1)GlcAおよびGlcNAc環中の大きな3JHHの値は、環が水溶液中で4C1いす型コンフォメーションをとっており、他の形態と容易に相互変換されないことが示している[36]。したがって、各炭水化物環を強固な4C1いす型コンフォメーションでモデリングした。
2)化学シフトおよびNOEパターンの解析から、環1&2および3&4の間の2個のβ1→3グリコシド結合が水溶液中で(未決定ではあるが)実質的に同一のコンフォメーションをとり、複数の相互変換する安定なコンフォメーションが存在する実験的証拠はないことが示されている[8、34、36]。したがって、これら2個のβ1→3結合は、同じ変数で表され、角度ファイ(ψ)およびプシー(φ)のそれぞれは1つの単峰性のコン
フォメーション確率分布(すなわち、1&2および3&4の間の結合について、2つの平均値、μψおよびμφ)をしており、これら2つの二面角は直接動的に結合しているため
、局所的振動(local libration)の標準偏差角(σ)は同じになる。化学シフト、NOEパターン、および分子の動的シミュレーションの解析から、環5&6の間のβ1→3グリコシド結合(「アルファ」結合)は、溶液中で他の2個のβ1→3結合とは異なるコンフォメーションをとりやすいことが示されている[8、34、36]。そこで、この結合を、他のβ1→3結合と同様に(すなわち、同じ局所的振動の標準偏差角σを有する2つの平均値μψおよびμφ)、しかし他の2つのβ1→3結合とは独立した
変数をもたせ、モデリングした。
3)化学シフトおよびNOEパターンの解析から、2個のβ1→4グリコシド結合が、水溶液中で(未決定ではあるが)実質的に同一のコンフォメーションをとり、複数の相互変換する安定なコンフォメーションが存在する実験的証拠はないことが示されている[8、34、36]。したがって、2個のβ1→4結合は、同じ変数で表され、すなわち、角度ファイ(ψ)およびプシー(φ)のそれぞれは1つの単峰性のコンフォメーション確率分
布をし(すなわち、2&3および4&5の間の結合について、μψおよびμφ)、同じ局
所的振動の標準偏差角(σ)を有する。
4)環2および4中の全アセトアミド側鎖は、環に関してほぼトランスコンフォメーション(すなわち、HN−N−C2−H2の二面角=180°)であることが示されているが、環6中のアミド基は正確には分からないが少し他の2つとは異なることが示されている[8、34、36]。帰属スペクトルまたはNOE制約のいずれからも、いずれのアミド基にも複数のコンフォメーションが存在する実験的証拠はない[8、35]。したがって、アセトアミド側鎖は全て単峰性のコンフォメーション確率分布でモデリングした。環2および4中のアセトアミド側鎖は溶液中で区別できないため、それらの両方に同じ変数を用い(残基2&4中のμHN、σHN)、一方、環6中のアセトアミド側鎖は独立した変数でモデリングした(残基6のμHN、σHN)。
5)3個のアセトアミド側鎖基中のアミド結合は、その他の力がない場合のこの化学基の形状はトランスコンフォメーションであると予想され、トランスコンフォメーションは単糖GlcNAcに見られる状態でもあるため[38]、トランスコンフォメーションになるように設定した。
6)メチル基はC−C結合の回りを自由に回転し、半エクリプス状態よりもわずかに優位な3つのねじれ形の回転異性体配置を有する。この動きは、二面角に3つの値を与え(3つのねじれ形回転異性体配置に対応して3つの値0°、120°、および240°)、各コンフォメーションである確率を同じにした三峰性のコンフォメーションモデルによりモデリングした。更に、局所的振動は、各コンフォメーションについて30°の固定値とした。
7)3個のヒドロキシルメチル側鎖基は、化学シフトならびに3J5,6proSおよび3J5,6proRカップリング定数の比較により、水溶液中で互いに区別できないコンフォメーションをとることが示されている[35]。Hasnoot et al.[15]の関係によれば、これら2つの結合で観察される値(図15参照)は、各ヒドロキシメチル基が2つのコンフォーマー(ggおよびgtと呼ばれる)間で50:50%の比率で急速に相互変換することを示している。したがって、この動きは二峰性のコンフォメーションモデルでモデリングし、各コンフォメーションである確率が等しいggおよびgtに対する2つの適切な値を二面角に与え、各コンフォメーションの局所的振動は固定値15とした(すなわち、この値をより正確に決定するのに十分な実験データがないため、別の系の本発明者らの実験に基づく適切な値)。
8)カルボキシレート基のコンフォメーションを制約する利用可能な実験データはなかったので(酸素原子はNMR不活性)、各基の2個の酸素原子の位置は分子の残りの部分に対して決定することはできなかった。したがって、全てのカルボキシレート基に同じ任意の値を与え、この任意の値の選択が悪いと起こり得るそれらの立体的衝突が構造計算に影響を与えるのを防ぐために、これらは如何なるファンデルワールス反発にも寄与しないように設定した(上記参照)。幸運にも、カルボキシレート基の回転はα−HA6の全体的形状または動的動きに影響を与えない。更に、全ての実験はpH6,0で行ったので、カルボキシレート基は非プロトン化状態でモデリングした[36]。
9)同様に、ヒドロキシル基の水素原子のいずれかのコンフォメーションを制約するための利用可能な実験データはなかった(これらは溶媒の水と非常に急速に置換される)ので、各ヒドロキシル基中の水素原子の位置は分子の残りの部分に関して決定することができなかった。したがって、ヒドロキシルプロトンには任意の値を与え、この任意の値の選択が悪いと起こり得る立体的衝突が構造計算に影響を与えるのを防ぐためにファンデルワールス不活性にする。
ng 5−6 mean)、1個の変数(var6)をそれらの共通するガウス広がり(remark b1−3 linkage rings 5−6 Gaussian spread)に割り当てた。これらψおよびφ平均二面角の両方に、繰り返し最適化の開
始時(start 0.0)に0〜360°のランダム値(rand 0 360)を与え、ガウス広がりには、最適化の開始時に特定の(且つ合理的な)値20°(fix 20)を帰属し、これは最適化の各ステップで、最適化の開始(start 0.0)から最大10°のランダムな幅で変えられる(jump 10.0)。他の2個のβ1→3結合も同様に指定し(var 1、var 2、およびvar 3)、これらには同じ変数が当てられるため、互いに動的およびコンフォメーション的に同じであるとしてモデリングされる。2個のβ1→4結合中のψ結合およびφ結合の単峰性分布も同様に変数7〜9
で指定される。アセトアミド側鎖C2−N2結合の単峰性分布も同様に変数9および10(環2および4中の側鎖)ならびに11および12(環6中の側鎖)で指定される。ヒドロキシメチル基は全て同じ二峰性の角度分布を有する。この二峰性分布の2つの平均二面角をvar 14およびvar 15で指定し、これらは最適化の開始時(start 0.0)から両方とも固定され(jump 0.0)、最適化の間変化しない(jump 0.0)同じガウス広がり(var 16)15°(fix 15.0)を有する。メチル基は全て同じ三峰性の角度分布を有する。この三峰性分布の3つの平均二面角をvar 17、var 18、およびvar 19で指定し、これらは最適化の開始時(start 0.0)から全て固定され(jump 0.0)、これらは全て最適化の間変化しない同じガウス広がり(var 20)30°(fix 30.0)を有する。これらの変数を、(前述の通り)probabilities、gyration、およびmultigyrationsを用いて分子内の特定の二面角にマッピングする。
α−HA6の構造計算の各ラウンドは40回のランを含む。χ2が最も小さい10個のランに対して統計処理を行った。個々のランはそれぞれ10,000回の繰り返しステップを有し、動的アンサンブルは100個の構造からなる。後述するように、構造計算の連続するラウンドで、連続的に7個の実験データセットファイル(付表A参照)を導入した。
1)秩序変数のデータセットファイル(3個の構造的制約)
2)スカラーカップリングのデータセットファイル(3個の構造的制約)
3)15N−NOESY−HSQCのデータセットファイル(19個の構造的制約)
4)2D−NOESYデータセットファイル(82個のNOE構造的制約)
よび−119.3±5.2°(var 2)、ガウス広がりが20.9±5.5°(var 3)であった。環5&6の間のβ1→3結合の角度は、φおよびψがそれぞれ−58
.4±25.7°(var 4)および−129.7±5.2°(var 5)、ガウス広がりが16.7±3.5°(var 6)であった。β1→4結合は、角度φおよびψ
が−91.9±8.8°(var 7)および−129.3±16.5°(var 8)
、ガウス広がりが18.9±3.0°(var9)であった。環2&4のアセトアミド基
は、平均値が119.1±1.3°(var 10)、ガウス広がりが32.3±1.6°(var 11)であり、環6のアセトアミド基は、平均値が119.1±1.0°(var 12)、ガウス広がりが26.4±2.6°(var 13)であった。
°)のコンフォメーションをとりやすく、環5&6の間のβ1→3結合は、ガウス広がりが15.7±2.8°で(ψ,φ)が(−50.4±7.7°、−127.4±3.5°
)のコンフォメーションをとりやすく、一方、β1→4結合は、ガウス広がりが18.7±5.1°で(ψ,φ)が(82.0±10.6°、−131.4±15.1°)のコン
フォメーションをとりやすい。アミド基はラウンド30と大きく変わらない。noNOE制約のChi/Res値(2D−NOESY(no))は0.5であり、これは他のデータセットの値よりかなり小さい。このことは、noNOE構造的制約は実際、観察データの欠如を表すので直接観察された構造的制約よりも信頼性が低く、したがって構造計算で優勢になるべきではないため、重要である。
.4±8.3°,−114.4±4.3°)のコンフォメーションをとりやすく、環5&6の間のβ1→3結合は、ガウス広がりが16.7±3.4°で(ψ,φ)が(−20.
3±9.1°、−120.5±16.7°)のコンフォメーションをとりやすく、β1→4結合は、ガウス広がりが19.2±4.9°で(ψ,φ)が(−59.4±4.2°、
−152.3±8.5°)のコンフォメーションをとりやすい。アミド基は今回も前回のラウンドの計算と非常に近かった。
−122.9±3.7°)のコンフォメーションをとりやすく、環5&6の間のβ1→3結合は、ガウス結合が18.1±2.1°で(φ,ψ)が(−16.6±4.1°,−1
21.7±2.6°)のコンフォメーションをとりやすく、β1→4結合は、ガウス広がりが19.9±3.2°で(φ,ψ)が(−63.6±7.0°,−147.0±8.8
°)のコンフォメーションをとりやすい。ここでも、アミド基は前回の計算ラウンドと非常に近い。
10.1°,−120.6±3.7°)のコンフォメーションをとりやすく、環5&6の間のβ1→3結合は、ガウス広がりが17.8±3.7°で(φ,ψ)が(−21.9±
8.5°,−118.4±3.6°)のコンフォメーションをとりやすく、β1→4結合は、ガウス広がりが21.7±2.4°で(φ,ψ)が(−60.4±5.7°,−14
6.9±12.9°)のコンフォメーションをとりやすい。ここでも、アミド基は前回のラウンドの計算と非常に近い。
α−HA6の動的3D溶液構造を、ラウンド125(上記参照)の結果から採った13個の変数を開始値とする動的モデルファイル(以下に記載)を用いて精密化した。これにより、最適化アルゴリズムでこの特定のχ2 totalの最小値を非常に効果的に調べ、13個の変数の最良であろう値を探すことができる。アンサンブルのサイズを250に増やし、各ランについて15,000回の繰り返しステップを実施し、100回のランを行った。ラウンド125に用いた7個のNMRデータセット全てを構造精密化に用いた。
よび−122.3±1.9°、振動のガウス広がりが23.5±2.2°(var 3);環5&6の間のβ1→3結合では、角度φおよびψがそれぞれ−20.4±2.6°(
var 4)および−121.8±2.3°(var 5)、振動のガウス広がりが17.5±1.1°(var 6);β1→4結合では、角度φおよびψがそれぞれ−60.
4±2.4°(var 7)および−142.2±4.7°(var 8)、振動のガウス広がりが19.4±1.3°(var 9)である。環2&4中のアセトアミド基は、二面角の平均値が120.4±0.8°(var 10)(すなわち、二面角は重原子に対して定義されるため、HNおよびH2は互いに正確にトランスである。)、ガウス広がりが29.8±1.4°(var 11)である。環6中のアセトアミド基は、平均値が119.6±1.0°(var 12)、ガウス広がりが25.8±1.0°(var 13)である。これらの変数から生成したα−HA6の平均的な溶液構造の座標を付表Aに示す。平均構造および構造の動的アンサンブルの視覚的例を図18〜20に示す。
<PDBとして表したヒアルロナンヘキササッカライドの開始3D座標>
これはタンパク質データバンク(PDB)のファイルフォーマットである。列2は原子番号、列3は原子の種類、列5は残基番号、列6〜8は各原子核のデカルト座標(x、y、z)である。
最初の列は分子内座標番号、次の8列は原子の定義を示す。次の5列は距離(ij)、角度(ijk)、二面角(ijkl)、角度(jkl)、および距離(kl)を示す。列7のアスタリスクは、原子が他の原子に関して固定された形状(通常、混成、例えばsp2、sp3による固定形状を指定する。)であり、角度が少し異なる方法で用いられているがこれらの角度は最適化中に変動しにくいことを意味する。
このファイル中、各ラインのフィールドは以下の通りである:最初の数は構造的制約の数(例えば123)であり、この後ろに、構造的制約に関わる原子を定義する6つの文字または番号が続き(例えば、w 2 H1M a’ 5 H1)、次の2つの値は構造的制約の測定値およびその誤差を示し(例えば、0.00 2.00)、次の3つの値は、動的アンサンブルから得られたその構造的制約の予測値(例えば−0.00)、その構造的制約のχ2 restraint値(例えば0.00)、およびχ2 restraint値の標準偏差(例えば0.00)を示す。次の値はフラグ値(例えば0)であり、その次の値は制約が有する重複の数(例えば+2)を示す。最後のフィールドは構造的制約の見られるデータセットファイルの名称(例えば2D−ROESY)を示す。このファイル中、構造的制約は、χ2 restraint値の最も低い値から最も高い値へと(すなわち、2D−T−ROESYデータセット中の制約123からRDCデータセット中の制約104へと)並んでいる。
リシノプリルは、高血圧、うっ血性心不全、心臓発作の治療に用いられる親水性有機薬物分子であり(図21参照)、糖尿病の腎臓および網膜の合併症を予防するためにも用いられている。リシノプリルは、アンギオテンシンIのアンギオテンシンII(強力な血管収縮剤)への変換を触媒し且つブラジキニン(強力な血管拡張剤)の不活化にも関わるアンギオテンシン変換酵素(ACE)の阻害剤である。歴史的に、リシノプリルは(カプトリルおよびエナラプリルに次いで)3番目に開発されたACE阻害剤であり1990年代初期に治療に導入された。リシノプリルはメルク社(Merck&CO.)により開発され、Prinivil(登録商標)として、およびアストラゼネカ社(AstraZeneca)からZestril(登録商標)として世界中で販売されている。オーストラリアでは、これはアルファファーム社(AlphaPharm)からLisodur(登録商標)として販売されている。本実施例で本発明者らは、リシノプリルの動的3D溶液構造がNMRの実験データから本発明の方法を用いてどのように決定されたかを示す。
リシノプリルは、トリペプチドNH3−Phe−Lys−Pro−COOと同様な化学的構造を有するペプチド模倣分子である。したがって、リシノプリル中の原子および残基はこのペプチドの命名法に従って命名され(付表B参照)、フェニルアラニン側鎖中の過飽和炭素はCGと呼ばれる。リシノプリルのNMRデータは全てpH6.0で記録されたので、アミン基(すなわち骨格第2級アミンおよびLys3側鎖の第1級アミン)およびカルボキシレート基(Phe1およびPro3残基中)のイオン化状態は、図21に示すように、これらの基の典型的なpKaの値からすぐに決定することができる。プロリン残基の窒素原子に由来する孤立電子対の隣接するカルボニル二重結合との部分的共役により、溶液中でリシノプリルはシスおよびトランス両方の立体異性体が存在する(図22)。
2D[1H,1H]−T−ROESYデータセットを用いてトランスリシノプリルの構造的制約を得た。このデータセットは、取得次元でプロトンのマルチプレット分裂を解像するのに十分なデータポイント数且つ間接次元でこれらの分裂が解像されるのを防ぐのに十分な少ないデータポイント数で(すなわち、プロトンマルチプレットの解析を取得次元のみに単純化して)記録された。このデータセットのλの値(1.8Hz)を、ROEのPro3 HAプロトンの共鳴測定で決定した。この2D[1H,1H]−T−ROESYデータセットのトランスリシノプリル中の各プロトンのスケーリング係数セットは以下の通り決定された。
このプロトンは2個の3JHHカップリング定数6.0Hzおよび8.0Hzを有し(図24参照)、ダブレットの中でも単純なダブレットとして(すなわち、図9中のスカラーカップリング2個のように)現れている。したがって、この初期スケーリング係数セットはfi={4,4,4,4}である。各スケーリング係数にモル存在比のスケール調整比(=1/0.8)である1.25をかけ、補正スケーリング係数セットは、fi={5,5,5,5}となる。
このプロトンは、スペクトル中で(図10中のスカラーカップリング2個で示すように)理想的なトリプレットとして現れると予想される。しかし、このプロトンに隣接する第2級アミン基の化学的置換により、このプロトンのマルチプレット共鳴は更にブロード化し、このマルチプレットは広幅のシングレットとして現れている(すなわち、図9中のスカラーカップリングなしに最も近い)。したがって、このプロトンのスケーリング係数セットは、スペクトル中のPro3 HAの対角ピークと比較することで推定した。Pro3 HAのスケーリング係数セット、すなわちfi={5,5,5,5}を用て、Pro3 HA対角ピークの真のピーク高さを求めた。Phe1 HAプロトンは、このスペクトル中のPro3 HA対角ピークと同様な真のピーク高さであると予想されるので、スケーリング係数は、観察されたシングレットPhe1 HA対角ピークの高さをPro3 HA対角ピークの真のピーク高さと同じ値にスケール調整するのに必要な値であると推定することができる。これにより、スケーリング係数セットはfi={4.5}となる。
このプロトンは、Phe1 HAプロトンで観察されたのと同様にブロード化されていた。同じように処理し、推定スケーリング係数セットはfi={4.1}となった。
非常に複雑な線形を有し、強く結合(strong−coupling)していた。これらの初期スケーリング係数セットは、強く結合したプロトン用の規則を用いて決定した(上記参照)。次いで、各スケーリング係数にモル存在比をかけた。要約すると、2D[1H−1H]−NOESYデータセット中のプロトン共鳴マルチプレットのスケーリング係数セットは以下の通りである:
トランスリシノプリルの動的溶液構造の決定に、7個の異なるNMR実験データセット中の2個の異なるNMRデータを用いた:
1)T−ROESY緩和データ:1個の実験データセット。2D[1H,1H]−T−ROESY
2)コンフォメーション依存性のスカラーカップリング:1個の実験データセット。
前述の実験データセットはどちらもD2O中で得られたのものである。D2O中では、リシノプリル中の全てのアミンプロトンは非常に急速に溶媒重水素と置換される。したがって、これらのプロトンはNMR不活性であると定義した(exc 1 HN*,exc 2 HZ*)。その他のプロトンは全て活性と定義した(add* H*)。この溶媒マスクの指定に使用したファイルは以下の通りである。
トランスリシノプリルのτcの値は実験から正確に測定されていない。しかし、20mMのHA6サンプル(100%D2O、pH6.0、0.3mM DSS)について600MHz、278K(すなわち、2D[1H,1H]−T−ROESYで用いたのと同じサンプル条件)で記録した2D[1H,1H]−NOESYデータセットスペクトルは、弱いNOE陽性を示した。したがって、NOEが陽性になる(上記参照)τcの閾値を得るための式から、これらの条件下でトランスリシノプリルのτc値が0.3ns未満であることが示される。したがって、この値を最初0.1nsに設定した。構造計算を数回行った後(上記方法を参照)、値は0.2が好ましいことが分かり、式(22)および(23)を用いて、2D[1H,1H]−T−ROESYデータセットの100%D2Oの278Kにおける調整した溶媒粘度を1.94に決定した。構造計算に用いた2個の実験データセットファイルを付表Bに示す。
<動的モデル>
前述の方法を用いて、リシノプリル内の関連するコンフォメーションのフレキシブルな結合および化学的性質を特定した(図25参照):
1)分子骨格を含む4個の単結合、すなわちNF1−CAF1、NF1−CAK2、CAK2−CK2、CK2−NP3。
2)プロリン環は溶液中で、N状態およびS状態と名付けられた(アップ(UP)コンフォメーションおよびダウン(DOWN)コンフォメーション、またはC3’エンドコンフォメーションおよびC3’−エキソコンフォメーションともいう)2つの主要なコンフォメーションをとる[15]。トランスプロリン環の場合、これらは約50:50の比率であることが分かっている[40]。
3)Phe1残基中のカルボキシレート基はCAF1−CF1単結合の回りで回転可能である。同様にPro3残基中のカルボキシレート基もCAP3−CP3単結合の回りで回転可能である。
4)リジン側鎖中の5個の単結合は回転可能である(CAK2−CBK2、CBK2−CGK2、CGK2−CDK2、CDK2−CEK2、CEK2−NZK2)。
5)フェニルアラニン側鎖中の3個の単結合は回転可能である(CAF1−CBF1、CBF1−CGF1、CGF1−CDF1)。
1)NF1−CAF1およびNF1−CAK2結合はsp3混成原子間にあるので、三峰性モデルを必要とする。3つの回転異性体状態(gt、tg、gg)が変数1、2、および3(繰り返し最適化の間、これらは固定されたままである。)で指定され、各結合には固有のガウス広がり値が与えられ(それぞれvar 4およびvar 5)、これは最適化の間に変更可能とした。各結合の3つの回転異性体状態の相対数は最適化の間に変更可能であり、それぞれ確率mode1およびmode2とした。CAK2−CK2結合はsp3混成原子(CAK2)とsp2混成原子(CK2)の間にあるので二峰性モデルを必要とする。これは、最適化の間に変更可能な2個の平均値(var 8および10)および2個の異なるガウス広がり値(var 9および11)を用いてモデリングした。これら2つのコンフォメーションの相対数は変更可能であり、確率mode3でとした。トランス形態のリシノプリルだけをモデリングしているので、CK2−NP3結合は固定した単峰性モデルで表しており、トランスの形状に適した平均二面角(すなわち180°)をとっている。この結合のガウス広がりには小さな値を設定し、小さなジャンプサイズを与え、ペプチド結合がかなり強固であることを反映させた。
2)プロリン環の2つの主要なコンフォメーションは、詳細に明らかにされた形状を有する[15]。したがって、環中の各結合は、2つの固定された平均値を有しガウス広がりがゼロの二峰性モデルとした。この環は、溶液中で見られるこれらのコンフォメーションの比50:50を反映した固定値0.5に設定した確率mode6で2つの状態の間を変化する。
3)いずれかのカルボキシレート基のカルボキシレート酸素原子が関わる構造的制約はないため、結合CAF1−CF1およびCAP3−CP3の正確な二面角の値をこれらのデータセットから決定することはできない。これらの初期の任意の位置が繰り返し最適化に影響を与えるのを防ぐために、カルボキシレート原子はファンデルワールス不活性(上記参照)に設定した。
4)CAK2−CBK2、CBK2−CGK2、CGK2−CDK2、CDK2−CEK2、CEK2−NZK2結合は全てsp3混成原子間にあるので三峰性のモデルを必要とする。HB1およびHB2プロトンは化学シフトが同じなので(図23参照)、これらは対称性の三峰性モデルを必要とし(var 1、var 2、var 3、var 7、mode 5 4)、tgおよびgt回転異性体の確率値は常に等しく、残りの1つの確率自由度は変更可能である。同じ論法で、CBK2−CGK2、CGK2−CDK2、およびCDK2−CEK2結合にも、変更可能且つそれぞれが自身のガウス広がり(var 29〜31)を有する確率値の、対称性の三峰性モデル(mode 9、10、および11)を与えた。CEK2−NZK2結合をメチル基として同じようにモデリングした(付表Aのヒアルロナンヘキササッカライド参照)。
5)CAF1−CBF1およびCBF1−CGF1結合は、sp3混成原子間にあるので三峰性のモデルを必要とする。HBプロトンは化学シフトが同じなので(図23参照)、CAF1−CBF1結合には、確率値が変更可能な対称性の三峰性モデルを用いた(var 1、var 2、var 3、var 6、mode 4 4)。同様にHGプロトンも化学シフトが同じなので(図23参照)、CBF1−CGF1結合にも、確率値が変更可能な対称性の三峰性モデルを用いた(var 1、var 2、var 3、var 6、mode 7 4)CGF1−CDF1結合はsp3混成原子(CGF1)とsp2混成原子(CDF1)の間にあるので二峰性のモデルを必要とする。動的モデルファイル中に示す2つの二面角(var 26、var 27)は、これらが種々の小分子結晶構造中のこの結合で主に観察される対称性コンフォメーションの両方の形態をモデリングするものであるためにこの値を選択した。この対称性のため、この結合には1個のガウス値を与えた(var 28)。
トランスリシノプリルの構造計算の各ラウンドは100回のランを含み、α−HA6で用いた回数(40)よりも多いが、これはモデリングされる自由度がより多いためである。χ2 totalの最も小さい25個のランについて統計処理を行った。個々のランはそれぞれ10,000回の繰り返しステップを有し、動的アンサンブルは250個の構造からなり、これはα−HA6で用いた数(40)より多いが、動的モデルファイル中で用いた二峰性および三峰性モデルの数がより多いためである。スカラーカップリングデータセットファイル(付表B参照)は、実験誤差が低く、構造計算の第1ラウンドから用いた。2D[1H,1H]−T−ROESYデータセットの基本的なデータセット(37個の構造的制約)を、構造計算の最初の8ラウンドで確立し、その後、未知の各パラメータに好ましい(および構造的に可能な)値へと構造を緩やかに収束させる。このラウンドの100回のランのトップ25についての一次統計および二次統計のデータ表を以下に示す(ランキングされた上位10ランのみを示す)。
<リシノプリルの開始PDB 3D座標>
アンギオテンシンIは、血管を収縮させて血圧を上昇させる天然のデカペプチドである。アンギオテンシンIはデカペプチドホルモン(配列DRVYIHPFHL)であり、強力な口渇誘発剤である。アンギオテンシンIは、肝臓で生成される血清グロブリンである前駆体分子アンギオテンシノーゲンに由来し、レニン−アンギオテンシン系で重要な役割を果たす。アンギオテンシン変換酵素(ACE)はアンギオテンシンIから2個のC末端残基を切断してアンギオテンシンIIを生成し、これはこれらの生物学的プロセスを仲介する。本実施例では、本発明者らは本発明の方法を用いてNMR実験データからどのようにアンギオテンシンIの動的3D溶液構造が決定されたかを示す。
アンギオテンシンI中の原子および残基を、XPLORフォーマットに従って命名した(付表C参照)。アンギオテンシンIの全てのNMRデータはpH6.0で記録されており、典型的なpKa値と合わせて、分子中の滴定可能な基、すなわち骨格N末端アミン基(+ve)、Asp1側鎖(−ve)、Arg2側鎖(+ve)、骨格C末端カルボキシレート(−ve)のほとんどのイオン化状態を記述する。2個のヒスチジン側鎖(His6、His9)に、その予測pKa値(6.5)に一致した+veの電荷を与えるが、これが妥当であるか決定するためには更に実験データを収集すべきである。プロリン残基の窒素原子の孤立電子対の、隣接するカルボニル二重結合との部分的共役により、溶液中でアンギオテンシンIのシスおよびトランスの立体異性体の両方が存在する。
b斜体で示した化学シフトは、局所的3D構造を参照せずに立体特異的に帰属できなかった原子を表す。
cアスタリスクの付いた原子は、縮重した化学シフトを表す(例えば、HB*は、HB1およびHB2が同じ値を有することを意味する)。
2D[1H,1H]−NOESYデータセットを用いてトランスアンギオテンシンIの構造的制約を得た。このデータセットのλの値(1.8Hz)を、NOEのIle5HNプロトンの共鳴を測定することで決定した。全てのHNプロトンは、単純なダブレットのスケーリング係数セットを有していた(すなわち、fi={2,2})。種々の芳香環プロトンは0、1、または2個の3Jスカラーカップリングを有し、強い結合の影響は受けず、したがって、それぞれ理想的なシングレット(例えばHis6 HE1)、ダブレット(例えばTyr4 HD*)、またはトリプレット(例えばPhe8 HZ)の線形を有していた。複数のHAプロトン(例えばHis6 HA)は、3個の3Jスカラーカップリングを有するため、基本的なクアドルプレット(quadruplet)の線形をしていた。これらの場合、前述のようにブロードニングの式を適用した。その他の全てのプロトンは複雑な線形をしており、強い結合の影響を受け、そのスケーリング係数セットは強く結合した(strong−coupoling)プロトンの規則を用いて決定した(上記参照)。
全NMRスペクトルの記録は5mMアンギオテンシンIサンプル(5%D2O、pH6.0、0.3mM DSS)について600MHzで行った。6個の異なるNMR実験データセット中の4個の異なる種類のNMRデータをトランスアンギオテンシンIの動的溶液構造の決定に用いた。
1)NOESY緩和データ:1個の実験データセット、2D[1H,1H]−NOESY
2)コンフォメーション依存性スカラーカップリング:3個の実験データセット
3)二面角の制約:1個の実験データセット
4)水素結合の制約:1個の実験データセット
1)2D[1H,1H]−NOESYスペクトルを、278K、NOEを混合時間700ms、掃引幅を両方の次元で7200Hzにして記録した。前述のスケーリング係数セットを用いて、このスペクトルから343個のNOEおよび382個のnoNOEの構造的制約を測定した。2D[1H,1H]−NOESYスペクトルのmの初期値0.4を用いて、各NOE制約の誤差を前述したように決定した。このファイルのヘッダーを付表Cに示し、NOEおよびnoNOEの構造的制約は、簡潔にするために付表C中のχ2 restraintファイル中に非明示的に含めた。
2)278K、298K、および310Kの1D、15N−HSQC、および13C−HSQCのスペクトルから、HNプロトン、HAプロトン、およびIle5 CA−CB−CG1−CD1二面角について合計61個のコンフォメーション依存性スカラーカップリングが測定された。これらを、各温度について別々のスカラーカップリング制約のファイルにまとめた。その全てを付表Cに示す。
3)表2に示す化学シフトおよびプログラムTALOS[42]を用いて、二面角の制約を生成した。これらの予測される骨格角度ファイおよびプシーおよびその(二倍の)誤差の値を、合計16個の制約を含む付表Cに示す二面角の制約ファイル中で用いた。
4)アミドプロトンの化学シフト温度係数から、アンギオテンシンI中のアミド基の水素結合の有無を決定した。−4.6ppb/Kより小さい温度係数は、アミドプロトンが関わる有意な水素結合相互作用が存在しないことを示している[44]。アンギオテンシンIのアミドプロトンの温度係数の値は、Blundell and Almond(2007)[43]に記載されているように測定した。値は、Val3(−8.9ppb/K)、Tyr4(−9.4ppb/K)、Ile5(−6.4ppb/K)、His6(−8.9PPB/K)、Phe8(−9.1PPB/K)、およびLeu10(8.2ppb/K)であり、したがって、全てが−4.6ppb/Kより小さかった。このことは、これらが水溶液中であまり水素結合を形成しないことを示している(すなわち、<約10〜約20%の時間)。したがって、付表Cに示すファイル中の構造計算に5個の水素結合の制約を含めた。
全ての実験データセットはH2O中で取得した。H2O中ではN末端第1級アミン、Arg2グアニジノ側鎖プロトン、Tyr4ヒドロキシルプロトン、およびHis6およびHis9の両方に含まれる両ヒスチジン側鎖アミンプロトンは素早く置換される。したがって、これらのプロトンは全て、以下の通り、溶媒マスクファイル中でNMR不活性として定義した。
トランスアンギオテンシンIのτcの値は実験では正確に測定されなかった。従って、τcの値は0.4nsを推定値として用いた。数ラウンドの構造計算の後、分子が非常に拡張された形状をとっていることおよび対称性のトップ異方性モデルがより適切であることが明らかとなった。2D−NOESYデータの定数セットについて計算ラウンドを繰り返した後、このことが更に確認され、この異方性モデルはかなりより良く実験データに適合した。垂直τc値1.2および平行τc値0.5nsで最も良く実験データに適合する(すなわち最もχ2 totalが小さい)ことが分かった。構造計算に用いた全実験データファイルを付表Cに詳述する。
前述の方法を用いて、アンギオテンシンI内の関連するコンフォメーションのフレキシビリティー結合および化学的性質を特定した:
1)分子骨格を含む各残基のファイ(φ,Ni−CAi)、プシー(ψ,CAi−Ci)
およびオメガ(ω,Ci−Ni+1)単結合。
2)Asp1側鎖中の2個の単結合は回転可能である(CA−CB,CB−CG)。
3)Arg2側鎖中の4個の単結合は回転可能である(CA−CB、CB−CG、CG−CD、CD−NE)。
4)Val3側鎖中の3個の単結合は回転可能である(CA−CB、CB−CG1、CB−CG2)。
5)Tyr4側鎖中の3個の単結合は回転可能である(CA−CB、CB−CG、OH−HH)。
6)Ile5側鎖中の4個の単結合は回転可能である(CA−CB、CB−CG1、CG1−CD1、CB−CG2)。
7)His6側鎖中の2個の単結合は回転可能である(CA−CB、CB−CG)
8)Pro7環は、リシノプリルで記載したように、溶液中で2つの主要なコンフォメーションをとる。
9)Phe8側鎖中の2個の単結合は回転可能である(CA−CB、CB−CG)。
10)His9側鎖中の2個の単結合は回転可能である(CA−CB、CB−CG)。
11)Leu10側鎖中の4個の単結合は回転可能である(CA−CB、CB−CG、CG−CD1、CG−CD2)。
1)骨格のファイ結合およびプシー結合の大半はsp2混成原子とsp3混成原子の間にあるので最初は二峰性モデルにした。骨格オメガ結合は全て固定単峰性モデルで表し、トランスの形状に適した平均二面角(すなわち180°)を用いた。N末端アミン結合(Asp1のN−CA)は2個のsp3混成原子の間にあるので、アミン基の回転を表すために三峰性モデルとした。
2)Asp1側鎖中のCA−CB結合(カイ1、χ1ともいう)はsp3混成原子間にあるので三峰性モデルをとる。3つの回転異性体状態(gt、tg、gg)を3個の異なる変数(var 11、12、13)で指定し、ガウス広がりは各回転異性体の位置で同じにした(var 14)。3つの回転異性体状態を与えるために用いられる最初の区切りはHAプロトンおよびHB1/HB2プロトンの間の3Jカップリング定数の差から推定した。Asp1側鎖中のCB−CG結合(カイ2、χ2ともいう)は、sp2混成原子とsp3混成原子の間にあるので二峰性モデルをとる。
3)Arg2側鎖中のCA−CB、CB−CGおよびCG−CD結合(χ1、χ2、χ3)は、sp3混成原子間にあるので三峰性モデルをとる。各結合について、3つの回転異性体状態(gt、tg、gg)を3個の異なる変数で指定し、ガウス広がりは各回転異性体の位置で同じにした。Arg2側鎖中のCD−NE結合(χ4)はsp2混成原子とsp3混成原子の間にあるので二峰性モデルをとる。
4)Val3側鎖中のCA−CB結合(カイ1、χ1ともいう)はsp3混成原子間にあるので三峰性モデルをとる。3つの回転異性体状態(gt、tg、gg)を3個の異なる変数で特定し、ガウス広がりは各回転異性体の位置で同じにした。3つの回転異性体状態を与えるための最初の区切りはHAプロトンおよびHBプロトンの間の3Jカップリング定数から推定した。2個のsp3混成原子の間にあるCB−CG1およびCB−CG2の結合で2個のメチル基が連結されている。これらはどちらも三峰性モデルにして、メチル基の回転を表した。
5)Tyr側鎖中のCA−CB結合(χ1)はsp3混成原子間にあるので三峰性モデルをとる。CB−CG結合(χ2)はsp2混成原子とsp3混成原子間にあるので二峰性モデルをとる。OH−HH結合は単峰性モデルをとる。
6)Ile5側鎖中の結合は全てsp3混成原子の間にあるので三峰性モデルをとる。CA−CBおよびCB−CG1結合の3つの回転異性体状態を与える最初の区切りは、HA−HB、HB−HG12、およびHB−HG13の3Jカップリング定数から推定した。
7)His6側鎖中のCA−CB結合(χ1)は、sp3混成原子間にあるので三峰性モデルをとる。CB−CG結合(χ2)は、sp2混成原子とsp3混成原子の間にあるので二峰性モデルをとる。
8)プロリン環の2つのコンフォメーションを、前述のリシノプリルで用いたのと同じように表した。
9)Phe8側鎖中のCA−CB結合(χ1)はsp3混成原子間にあるので三峰性モデルをとる。CB−CG結合(χ2)はsp2混成原子とsp3混成原子の間にあるので二峰性モデルをとる。
10)His9側鎖中のCA−CB結合(χ1)は、sp3混成原子間にあるので三峰性モデルをとる。CB−CG結合(χ2)はsp2混成原子とsp3混成原子の間にあるので二峰性モデルをとる。
11)Leu10側鎖内の結合は全てsp3混成原子間にあるので、三峰性モデルをとる。
トランスアンギオテンシンIの構造計算の各ラウンドは480回のランを含み、リシノプリルで用いたランの回数(100)よりも多いが、これはモデリングされる自由度の数がより多いからである。χ2 totalの最も小さい15個のランを統計処理した。個々のランはそれぞれ最初に5000回の繰り返しステップを有し、動的アンサンブルは200個の構造からなり、これは、α−HA6で用いた数(40)より多いが、動的モデルファイルで用いる二峰性モデルおよび三峰性モデルの数がより多いためである。
1)Va13 HG1*/HG2*:HAとHBの間のカップリング定数は、HAプロトンおよびHBプロトンが互いにトランスに強い傾向を有することを示しており、これは、一方のメチル基は平均してTyr4内のプロトンにより近く、他方は平均してArg2により近いことを意味する。したがって、Val3の両メチル基に対するTyr4およびArg2中のプロトンのNOE強度を比較することで、2個のメチル基を容易に立体特異的に帰属することができる。
2)Pro7 HD1/HD2:Pro7 HAからどちらも固定された距離にある両HDプロトンのPro7 HAプロトンに対するNOE強度を比較することで、2個のHDプロトンをすぐに立体特異的に帰属することができる。
1)Pro7 HB1/HB2:両Pro7 HBプロトンに対するPhe8およびIle5中のプロトンのNOE強度の比較から、これらの構造はプロリン環の一方の面がPhe8に面し、他方の面がIle5に面していることを示していたため、2個のHBプロトンを容易に立体特異的に帰属することができた。
2)Asp1 HB1/HB2、Ile5 HG11/HG12、His6 HB1/HB2、Leu10 HD1*/HD2*:これらのプロトンは、同じデータで32個の可能な組合せ全てに対して計算を何ラウンドも行い、χ2 totalのスコアを比較することで、立体特異的に帰属した。これらのラウンド間でχ2 totalにかなりの差があることから、Ile5 HG1*およびHis6 HB*プロトンの立体特異的帰属の信頼性は非常に高く、Asp1 HB*およびLeu10 HD*プロトンの立体特異的帰属の信頼性は良好である。
動的モデルファイルを用いて、アンギオテンシンIの動的3D溶液構造を精密化した。動的モデルファイル中の変数の開始値は、上記最後のラウンドの結果からとった。これにより、最適化アルゴリズムでこの特定のχ2 total最小値を極めて効果的に調べることができた。アンサンブルサイズを大きくし、より多くの繰り返しステップを実施した。構造精密化後の二次統計表は以下の通りである。
<アンギオテンシンIの開始PDB 3D座標>
1)2D−NOESY制約ファイル:[簡潔さのために、ここではヘッダーのみを示す。全343個のNOE制約および383個のnoNOE制約の全ては、以下のχ2 restraint値ファイルの中に非明示的に示されている。]
リガンド分子の生物活性コンフォメーションは、そのリガンドのタンパク質結合コンフォメーションであり、コンピュータ支援分子設計プロセス(これは製薬業界全体で新薬の開発に使用されている。)における有用性から強く探求されている。特に生物活性コンフォメーションの知見は、リード化合物(lead)の最適化および同定に非常に重要である。通常、タンパク質は、水溶液中での全体の自由エネルギーが最小にとても近いコンフォメーションのリガンド分子に結合する[45]。本発明に係る方法を用いて決定される水溶液中での平均的な動的3D構造は、この全体自由エネルギーが最小のコンフォメーションに等しい。したがって、本方法を用いて決定された分子の平均動的3D構造は、分子の生物活性コンフォメーションの予測に優れ、したがって、本方法はコンピュータ支援分子設計プロセスに相当有用である。以下の表3に示すのは、様々な種類の分子について、本方法を用いて決定した平均動的3D構造が正確に生物活性コンフォメーションを予測していることを示す複数の例である。
本発明の方法を用いて得られるリシノプリルおよびアンギオテンシンIの動的3D構造の比較から、リシノプリルが天然リガンドのまたは生物活性コンフォメーションの形状および静電的特性を最適に模倣していない領域が明らかになった。
Claims (62)
- 分子の3次元構造の集団を表すデータを生成するためのコンピュータ実行方法であって、前記分子が少なくとも1つの結合で連結された第一および第二の原子を含み、前記結合が関連角を有し、かつ前記角が変動して前記分子の3次元構造を複数生成し、前記方法が、
前記角の可変性を示すデータを含む、前記分子を表すデータを受け取ることと、
前記角が前記可変性に基づいて選択された関連値を有するように、構造の集団を生成することと、を含む方法。 - 分子の3次元構造の可変性をシミュレートするためのコンピュータ実行方法であって、前記分子が少なくとも1つの結合で連結された第一および第二の原子を含み、前記結合が関連角を有し、かつ前記角が変動して前記分子の3次元構造を複数生成し、前記方法が、
前記角の可変性を示すデータを含む、前記分子を表すデータを受け取ることと、
前記角の可変性を示す前記データに基づいて前記分子の3次元構造の可変性をシミュレートすることと、
前記角が前記シミュレートに基づいて選択された関連値を有するように、構造の集団を生成することと、を含む方法。 - 前記分子を表すデータが前記結合の平均角を示すデータをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記角の可変性を示すデータが前記平均角に関連するデータを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記結合の可変性を示すデータが前記平均角の周りの角の分布を示すデータを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記分布が確率分布である、請求項5に記載の方法。
- 前記角の確率分布が前記平均角の周りで対称である、請求項6に記載の方法。
- 前記結合の可変性を示すデータが前記平均角の周りの角のガウス分布である、請求項4に記載の方法。
- 前記分子を表すデータが、前記結合のさらなる平均角を示すさらなるデータをさらに含む、請求項3〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記角の可変性を示すデータが、前記さらなる平均角に関連するさらなるデータを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記結合の可変性を示すデータが、前記さらなる平均角の周りのさらなる角の確率分布を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記角のさらなる確率分布が前記さらなる平均角の周りで対称である、請求項11に記載の方法。
- 前記結合の可変性を示すデータが、前記さらなる平均角の周りのさらなる角のガウス分布である、請求項10に記載の方法。
- 前記分子を表すデータが第一および第二の原子の化学的性質を示すデータを含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記分子を表すデータが、第一および第二の原子の化学的性質に基づく前記結合の可変性を示すデータをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記結合の可変性を示すデータが、第一および第二の原子が二重共有結合、三重共有結合を介して連結しているとき、または第一および第二の原子が芳香環構造に組み込まれているときに結合の可変性がゼロであることを示すデータを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記結合の可変性を示すデータが、第一および第二の原子のうちの一方が水素原子またはハロゲン原子であるときに結合の可変性がゼロであることを示すデータを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記結合の可変性を示すデータが、第一および第二の原子が3員または4員の環構造に組み込まれているときに結合の可変性がゼロであることを示すデータを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記結合の可変性を示すデータが、第一および第二の原子が単一の共有結合を介して連結され、かつ、
a.第一および第二の原子のうちの一方が、二重または三重共有結合を介して第三の原子に連結するか、または
b.第一および第二の原子が酸素原子であるとき、
結合の可変性がゼロではなく単峰性の結合角可変性を示すことを示すデータを含む、請求項15に記載の方法。 - 前記結合の可変性を示すデータが、第一および第二の原子が5員または6員の飽和脂環構造に組み込まれているとき、結合の可変性がゼロではなく二峰性の結合角可変性を示すことを示すデータを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記結合の可変性を示すデータが、
a.第一および第二の原子が単一の共有結合を介して連結され、第一および第二の原子のうちの一方がsp3混成であり、第一および第二の原子のうちの他方がsp2混成であるか;または
b.第一および第二の原子が単一の共有結合を介して連結され、かつ分子内で前記単一の共有結合が少なくとも一つのさらなる二重共有結合と共役するとき、
結合の可変性がゼロではなく二峰性の結合角可変性を示すことを示すデータを含む、請求項15に記載の方法。 - 前記結合の可変性を示すデータが、第一および第二の原子が単一の共有結合を介して連結され、かつ:
a.第一および第二の原子の両方が四価でsp3混成であるか;または
b.第一および第二の原子のうちの一方がsp3混成であり、かつ第一および第二の原子のうちの他方が酸素原子であるとき、
結合の可変性がゼロではなく三峰性の結合角可変性を示すことを示すデータを含む、請求項15に記載の方法。 - 前記角が第一と第二の原子の間に規定される二面角である、請求項1〜22のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法が、前記分子の3次元構造の前記生成された集団から少なくとも1の実験パラメータを予測することをさらに含む、請求項1〜23のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法が、前記少なくとも1の予測される実験パラメータの、少なくとも1の物理的実験に由来する少なくとも1のさらなるパラメータに対する比較をさらに含む、請求項24に記載の方法。
- 前記方法が、前記比較に基づいて一致関数を決定することをさらに含む、請求項25に記載の方法。
- 前記方法が、
前記分子の3次元構造のさらなる集団を表すさらなるデータを生成すること;
前記分子の3次元構造の前記さらなる生成された集団から、少なくとも1のさらなる実験パラメータを予測すること;
前記少なくとも1のさらなる予測される実験パラメータを、少なくとも1の物理的実験に由来する前記少なくとも1のパラメータに対して比較すること;
少なくとも1のさらなる実験パラメータの、少なくとも1の物理的実験に由来する前記少なくとも1のパラメータに対する前記比較に基づいてさらなる一致関数を決定すること;および
最もよい一致関数を有する集団を示すデータを生成すること、をさらに含む、請求項26に記載の方法。 - 前記方法が、前記さらなる集団を複数生成すること、および前記複数のさらなる集団から決定される最もよい一致関数を有する集団を選択することを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記方法が、前記分子の3次元構造の前記生成された集団から少なくとも2の実験パラメータを予測することをさらに含む、請求項25〜28のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法が、前記少なくとも2の予測される実験パラメータの、少なくとも2の物理的実験に由来する少なくとも2のさらなるパラメータに対する比較をさらに含む、請求項29に記載の方法。
- 前記少なくとも2の物理的実験が、異なる期間にわたって抽出された前記分子の3次元構造を示すデータを提供する、請求項30に記載の方法。
- 前記少なくとも2の物理的実験が、前記分子の動きの異なる範囲にわたって抽出された前記分子の3次元構造を示すデータを提供する、請求項30または31に記載の方法。
- 前記予測される実験パラメータの少なくとも一つが、前記分子の3次元構造を示すNMRデータに関連する、請求項24〜32のいずれか1項に記載の方法。
- 前記NMRデータが、スカラーカップリング、核オーバーハウザー効果(NOE)、回転座標系NOE(ROE)、残留双極子カップリング(RDC)、異核NOE、およびT1緩和データから成る群より選択される、請求項33に記載の方法。
- 前記物理的実験の少なくとも一つが1D NMR分光法を含む、請求項25または30に記載の方法。
- 前記1D NMR分光法が、[1H]−1D分光法、[13C]−1D分光法、[13C]−フィルター[1H]−1D分光法、[15N]−1D分光法および[15N]−フィルター[1H]−1D分光法から成る群より選択される、請求項35に記載の方法。
- 前記物理的実験の少なくとも一つが2D NMR分光法を含む、請求項25または30に記載の方法。
- 前記2D NMR分光法が、[1H,1H]−DQF−COSY分光法、[1H,1H]−TOCSY分光法、[1H,13C]−HSQC分光法、[1H,13C]−HMBC分光法および[1H,15N]−HSQC分光法から成る群より選択される、請求項37に記載の方法。
- 前記分子が有機分子である、請求項1〜38のいずれか1項に記載の方法。
- 前記分子がペプチド、炭水化物、抗生物質、核酸、脂質、代謝産物、薬物分子およびタンパク質から成る群より選択される、請求項1〜38のいずれか1項に記載の方法。
- 前記分子がヒアルロナン、リシノプリルおよびアンギオテンシンIから成る群より選択される、請求項1〜38のいずれか1項に記載の方法。
- 分子の3次元構造の複数の集団から選択される分子の3次元構造の最適化された集団を表すデータを生成するための方法であって、各集団が請求項1〜23のいずれか1項に記載の方法により生成される方法。
- 分子の3次元構造を示すNMRデータを予測するための、請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法により生成された分子の3次元構造の集団の使用。
- 請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法を用いて生成された分子の3次元構造の集団を用いて、NMRデータを予測するための方法。
- 請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法を用いて分子の3次元構造の集団を生成することにより、分子の生物活性コンフォメーションをシミュレートするための方法。
- 分子の生物活性コンフォメーションをシミュレートするための、請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法により生成された分子の3次元構造の集団の使用。
- 請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法を用いた分子の3次元構造の集団の生成により、その目的とする標的に結合したときの分子のコンフォメーションをシミュレートするための方法。
- その目的とする標的に結合したときの分子のコンフォメーションをシミュレートするための、請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法により生成された分子の3次元構造の集団の使用。
- 請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法を用いたリガンド分子の3次元構造の集団の生成により、その目的とする標的に結合したときのリガンド分子のコンフォメーションをシミュレートするための方法。
- その目的とする標的に結合したときのリガンド分子のコンフォメーションをシミュレートするための、請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法により生成されたリガンド分子の3次元構造の集団の使用。
- 請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法を用いたペプチド分子の3次元構造の集団の生成により、ペプチド分子の生物活性コンフォメーションをシミュレートするための方法。
- ペプチド分子の生物活性コンフォメーションをシミュレートするための、請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法により生成されたペプチド分子の3次元構造の集団の使用。
- 請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法を用いた炭水化物分子の3次元構造の集団の生成により、炭水化物分子の生物活性コンフォメーションをシミュレートするための方法。
- 炭水化物分子の生物活性コンフォメーションをシミュレートするための、請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法により生成された炭水化物分子の3次元構造の集団の使用。
- 請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法を用いた薬物分子の3次元構造の集団の生成により、薬物分子の生物活性コンフォメーションをシミュレートするための方法。
- 薬物分子の生物活性コンフォメーションをシミュレートするための、請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法により生成された薬物分子の3次元構造の集団の使用。
- 請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法を用いたペプチド分子の3次元構造の集団の生成による分子内の水素結合占有率をシミュレートするための方法。
- 分子の水素結合占有率をシミュレートするための、請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法により生成された分子の3次元構造の集団の使用。
- 分子の3次元構造の集団の生成に使用できるデータを保持するデータキャリアであって、前記分子が少なくとも1つの結合で連結した第一および第二の原子を含み、前記データが前記角の可変性を示すデータを含む前記分子を表すデータを含む、データキャリア。
- コンピュータに請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法を行わせるように構成されたコンピュータで読み取り可能な命令を保持するキャリア媒体。
- 分子の3次元構造の集団を表すデータを生成するためのコンピュータ装置であって、
前記装置が、プロセッサで読み取り可能な命令を記憶するメモリーと、前記メモリーに記憶された命令を読み取りかつ実行するために構成されたプロセッサと、を含み、
前記プロセッサで読み取り可能な命令は、前記プロセッサに請求項1〜41のいずれか1項に記載の方法を行わせるように構成された命令を含む、装置。 - 化合物に関して得られたNMRスペクトル由来の分子の3次元構造を示すNMRデータを処理するためのコンピュータ実行方法であって、前記方法が、
a.前記スペクトル中の共鳴多重線成分に関する共鳴周波数νを決定すること;
b.前記多重線スペクトルの最大高さの半分での固有共鳴線幅λよりも小さい共鳴周波数差(Δν)を有する前記NMRスペクトル中の共鳴多重線成分を同定すること;
c.前記NMRスペクトルについて工程b.で同定された多重線成分iのそれぞれの高さhiを決定すること;
d.各多重線について、以下のように広幅化因子bを決定すること:
f.理想多重線構造が二重線の場合、各多重線成分についてスケーリング係数fiを以下のように決定し:
fi=2・b
かつ、1モル存在量での共鳴多重線成分iの高さHiを以下のように決定すること:
Hi=hi×fi
g.理想多重線構造が三重線の場合、各外側多重線成分についてスケーリング係数fi(outer)を以下のように決定し:
fi(outer)=4・b
かつ、重複する内側多重線成分についてスケーリング係数fi(inner)を以下のように決定すること:
fi(inner)=2・b
h.1モル存在量での共鳴多重線成分iの高さHiを以下のように決定すること:
Hi(inner)=hi(inner)×fi(inner)
Hi(outer)=hi(outer)×fi(outer)
を含む、方法。
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