JPH06110944A

JPH06110944A - タンパクの高次構造解析法及び装置

Info

Publication number: JPH06110944A
Application number: JP4262400A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sumi; 一雄角; Toshiaki Yorifuji; 敏昭依藤
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-04-22

Abstract

(57)【要約】【目的】タンパクの三次元構造の情報を、一次構造か
ら直接的に得る方法及び装置を提供する。【構成】タンパクのアミノ酸配列上の任意の領域の配
列とシミラリティを有する配列の領域を、そのタンパク
のアミノ酸配列及び逆方向のアミノ酸配列全体から検索
し、アミノ酸配列上でシミラリティ関係を図示すること
によりタンパクの高次構造を解析する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンパクの高次構造の
解析法及び解析装置に関し、詳しくは、タンパクのアミ
ノ酸配列から高次構造の情報を得るための解析法及び装
置を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】タンパクは、２０種類のアミノ酸がペプ
チド結合により直鎖上に結合した重合体（ポリペプチ
ド）であり、アミノ酸が重合する順序や長さ、すなわち
アミノ酸配列によって、その機能や性質が決定される。
タンパクの機能においては、活性中心のアミノ酸のよう
に、個々のアミノ酸だけでなく、アミノ酸同士の作用に
よって形成される高次構造が重要な役割を果たしてい
る。

【０００３】タンパクの高次構造は、二次構造としてα
−ヘリックス、β−シート、ランダムコイルをそのタン
パク特有の割合で含み、これらが空間的に折り畳まれて
三次構造を形成している。この高次構造を形成する情報
は、アミノ酸配列（一次構造）に内包されており、一次
構造がきまれば高次構造が決まると考えられている。こ
れは、タンパクを変性剤で変性させた後に、変性剤を取
り除くと元の高次構造が回復するというAnfinsenらの実
験により、裏付けられている。

【０００４】ところで、タンパクの一次構造は、タンパ
ク自身を用いて完全に決定するのは困難であるが、組換
えＤＮＡ技術の進歩により、その遺伝子の塩基配列を決
定することによって間接的に決定できるようになってき
た。一方、タンパクの高次構造は、Ｘ線結晶解析や、Ｎ
ＭＲを用いることによって決定することができるが、前
者による決定には数年を要し、後者の方法では１００ア
ミノ酸程度と決定できる長さに限界があるなどの問題が
ある。

【０００５】また、近年、タンパクに関する技術とし
て、天然に存在するタンパクを改変して性質の変わった
タンパクを作り出す技術、すなわちタンパク工学があ
る。これは、タンパクの一次構造をコードする遺伝子の
配列を、部位特異的変異等によって変異させ、遺伝子産
物であるタンパクの高次構造を改変することによって、
タンパクの機能、性質を改変するというものである。さ
らに、全く新しいタンパクを作り出すことも可能になっ
ている。これらの技術においては、一次構造から三次元
構造を予測することが重要な課題となっている。

【０００６】このように、タンパクの一次構造から三次
元構造を推定する方法として、多くの方法が試みられて
いる。しかし、これらの方法の多くは、一次構造から三
次元構造を推定するものではなく、先ず二次構造予測を
行い、これらの二次構造の組合せにより三次元構造を予
測するというものであった。この二次構造の予測は、Ch
ou-Fasmanによる確率論的な方法を始めとして、最近で
はニューロコンピュータを用いた解析まで行われている
が、その予測率は７０％以下に留まっている。このよう
に、二次構造予測を基にした三次元構造の予測は、未だ
実用的とはいい難い。その原因として、一連の二次構造
の予測法が、アミノ酸配列局所的並び（〜数十残基程
度）のみに着目し、その局所的並びの傾向がどのような
二次構造を取り易いかを予測する方法だからであると言
われている。

【０００７】一般に、タンパクが三次元構造を形成する
際、各々の部分的配列領域のみが独立に三次元構造を形
成するのではなく、配列上離れた２以上の領域が相互作
用し（β−シート）、それに伴いα−ヘリックスが形成
され（逆の場合も考えられる）、三次元構造が形成され
ていくと考えられる。このような領域間の相互作用を二
次構造予測に利用することはできない。もしも、これを
行うとすれば、計算量が莫大なものとなり、実用的でな
い。

【０００８】そこで現在では、Ｘ線結晶解析により三次
元構造が決定された既知のタンパクのアミノ酸配列をデ
ータベースに格納し、目的とするタンパク（ターゲット
タンパク）のアミノ酸配列と類似の配列を有するタンパ
クをデータベースから検索し、そのタンパクの構造に関
する情報を利用するという方法がとられている。しかし
ながら、この方法では既知のタンパクに類似しているタ
ンパクにしか適用できず、利用範囲が限られている。

【０００９】さらに別の方法として、ターゲットタンパ
クの二次構造予測を何らかの方法で行った後、その二次
構造群の組合せを近距離、遠距離疎水性相互作用を考慮
し、三次元構造を組み立てるという方法も提案されてい
る。しかし、この方法も二次構造予測をもとにしている
ため、この二次構造予測が未だ不十分である現状では、
制約付きの方法であるといえる。

【００１０】また、遺伝子組換え技術を応用して、大腸
菌等を用いた異種タンパクの生産が盛んになっている
が、産物が不溶性の顆粒（inclusion body）を形成する
ことが多く、これを変性、可溶化してリフォールディン
グする技術が重要となっている。ここでもタンパクの高
次構造に関する知見が必要となるが、現状では応用が可
能なほどの知見を得るのは困難である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
タンパクの一次構造から高次構造を予測できる方法が望
まれているが、従来行われている方法は、いずれも十分
なものではない。本発明は、このような事情に鑑み行わ
れたものであり、ターゲットタンパクの三次元構造の情
報を、一次構造から直接的に、しかも莫大な時間を要せ
ずに得る方法を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意研究を行った結果、ターゲットタン
パクの分子内におけるシミラリティを検索することによ
って高次構造を推定する手がかりが得られ、さらに、Ｎ
末端からＣ末端へという一方向のみでなく、逆向きの配
列も含めてシミラリティを検索することによって一層確
実に高次構造を予測することができるのみでなく、フォ
ールディングのようにタンパクの動的な振舞いを説明で
きることを見出し、本発明に至った。

【００１３】すなわち本発明は、タンパクの高次構造を
そのアミノ酸配列に基づいて行う解析法であって、その
タンパクのアミノ酸配列上の任意の領域の配列とシミラ
リティを有する配列の領域を、そのタンパクのアミノ酸
配列全体から検索することを特徴とするタンパクの高次
構造解析法である。

【００１４】さらに本発明は、高次構造の解析対象であ
るタンパクのアミノ酸配列を入力する入力手段と、必要
に応じてこの入力手段により入力されたアミノ酸配列か
ら逆方向のアミノ酸配列を作成する逆方向アミノ酸配列
作成手段と、前記アミノ酸配列上で任意の一定長の検索
領域を設定する領域設定手段と、アミノ酸配列上及び必
要に応じて逆方向アミノ酸配列上を前記検索領域と同一
長の被検索領域毎に順次対比して前記検索領域と被検索
領域との配列のシミラリティの程度（ホモロジースコ
ア）を算出するホモロジースコア算出手段と、前記ホモ
ロジースコアから、前記検索領域と被検索領域との配列
のシミラリティの有無を判定するシミラリティ判定手段
と、検索領域と、この検索領域と一定以上のシミラリテ
ィが認められたすべての被検索領域とのホモロジースコ
アを積算し、この積算値をその検索領域の中心点におけ
る類似度とする類似度決定手段と、検索領域の中心点の
アミノ酸番号及び類似度と、一定値以上のホモロジース
コアを有する領域の位置及びそのホモロジースコアを記
憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された情報を出
力する出力手段とを備えたタンパクの高次構造解析装置
を提供する。

【００１５】以下、本発明を詳細に説明する。タンパク
のアミノ酸配列は、それ自身で三次元構造を形成する情
報を内包している。本発明は、この情報をタンパク自身
内にあるシミラリティ関係を調査することによって引き
出すことに基づいている。一般に、タンパクの三次元構
造上、内側に埋もれているアミノ酸残基は、外側にある
残基よりも進化の過程で保存性が高い。その理由は以下
のように推定される。

【００１６】原初のタンパクが形成される場合、もとも
と短い遺伝子（１０〜１５のアミノ酸残基に相当）がい
くつも重複あるいは融合して、機能タンパクになること
が示唆されている。この推論は、既知タンパクの中でし
ばしばアミノ酸配列上離れた領域に、極めて類似の短い
配列が存在することが観察されることに基づいている。
このことから、もしオリジナルな短い配列が１つの機能
（ここでは立体構造を形成するための機能とする）を担
っており、それが多数集まり三次元構造形成の際のコア
部分を形成していると考えられる。

【００１７】長い進化の過程で、これらの短い機能を担
った配列も徐々に変異を蓄積していくが、機能を損なう
ような変異は受け入れられないため、この一連の機能配
列群は、他の配列部分に比べて保存度が高いことが予想
される（ダイバージェンス）。また、このこととは逆に
全く機能的に関連性のない配列群が、機能という観点か
ら類似な配列への変異を徐々に蓄積していくことも考え
られる（コンバージェンス）。

【００１８】後述の実施例に示すごとく、二次構造の中
心点（α−ヘリックスの真中、β−シートをつなぐター
ン部分、α−ヘリックスとβ−シートをつなぐターン部
分）及びＳＳ結合（ジスルフィド結合）の中心点に逆配
列との強いシミラリティ関係が多々観察される。

【００１９】遺伝子の重複あるいは融合により、タンパ
クのアミノ酸配列中のある部分（中心点）の前後に類似
な逆配列がどのように形成されるかは現在不明である。
しかしながら、上記したコンバージェンスという概念を
考えれば、類似な逆配列の形成される理由を次のように
証明することができる。

【００２０】すなわち、もしタンパク中に機能に関する
非常に重要な配列部分（保存度が高い領域：仮にＡ領域
とする）が存在し、その前後の配列に進化上同じような
機能で、しかも逆向きの配列が必要になる場合が考えら
れる。その場合、その必要性を満たす方法として、遺伝
子の重複あるいは融合も考えられるが、これらの手段が
適用できない場合を想定している。（例えば、類似な機
能に関する正方向の遺伝子は存在するが、類似な機能に
関する逆向きの遺伝子が存在しない場合。）これらの保
存の程度を吟味し、配列の機能として抽出する技術が本
発明の主要な部分である。

【００２１】本発明の一態様として、ターゲット配列上
にある、そのタンパク自身内にある類似関係（シミラリ
ティ関係）を調査する上で、逆向きの配列（Ｃ末端から
Ｎ末端方向：以下「リバース配列」という。）を考慮す
る。二次構造は、正方向の配列（Ｎ末端からＣ末端方
向：以下、「正配列」という。）間で相互作用するだけ
でなく、リバース配列とも相互作用し、機能構造を形成
しているからである。

【００２２】このように、他のタンパクとの比較ではな
く、タンパク自身内にあるシミラリティ関係を調査する
こと、配列の解析においてリバース配列を考慮すること
は、いずれも従来の方法にはなかった点である。

【００２３】以下、本発明を分説する。＜１＞シミラリティの評価はじめに、２つの領域の配列間でのシミラリティの程度
を評価する方法を説明する。

【００２４】本明細書では、タンパク自身の領域間の類
似性を「シミラリティ」という。類似性を表す語として
「ホモロジー」という用語もあるが、一般にホモロジー
には由来を共有するという進化的意味が含まれる。本発
明では、比較的短い配列が機能的理由で類似してくるこ
と（コンバージェンス）を含むので、シミラリティとい
う語を使用する。

【００２５】すなわち「シミラリティ」とは、タンパク
の分子内の２つの領域の配列が類似していることをいう
が、単に完全に一致している場合だけでなく、それらの
領域の高次構造に与える機能が類似していることを含
み、その類似の程度が問題となる。この類似の程度の評
価には、進化論的統計スコアを使うことが好ましい。

【００２６】進化論的統計スコアとしては、突然変異の
確率に基づいて、Schwartzらにより作成されたもの（R.
M. Schwartz, M. O. Dayhoff "Atlas of Protein Sequ
enceand Structure" ed. by M. O. Dayhoff, National
Biomedical Research Foundation, Washington, Vol.5,
Suppl.3, P.353 (1978)）が挙げられる（表１）。

【００２７】

【表１】

【００２８】また、Grantham（R. Grantham, Science,
185, 862 (1974)）、あるいは Miyataら（ T. Miyata,
S. Miyazawa and T. Yasunaga, J. Mol. Evol., 12, 29
1 (1979)）により作成されたものも同様に使用すること
ができる。

【００２９】類似の程度（ホモロジースコア）を評価す
る方法の一例を、表１のスコア及び図１により説明す
る。図１上列の配列と下列の配列を、１アミノ酸残基毎
に比較する。例えば、Ｗ（Trp）とＷが一致している場
合には、表１左欄のＷと下欄のＷ（trp）が交差する点
の値１７をホモロジーポイントとする。同様に、ＴとＱ
では−１となる。これを６アミノ酸残基すべてについて
行い、ホモロジーポイントを合計すると、４４となり、
この値をホモロジースコアとする。２領域間のホモロジ
ースコアが一定値（しきい値）以上であれば、これらの
領域は類似性がある（シミラリティを有する）と判定さ
れる。また、このスコアが高いほど類似性が高い。

【００３０】しきい値を、低く設定しすぎると局所的に
意味のないホモロジーが検出される。例えば、表１中の
ホモロジーポイントの最も高いのはＷであり、ホモロジ
ーポイントは１７である。ホモロジースコアは、ホモロ
ジーポイントの積算値であるが、Ｗが配列中で１個一致
すれば、それだけでホモロジースコアは１７となる。従
って、しきい値を１７より小さくとれば、Ｗが含まれる
配列領域には全てホモロジーが検出されることになり、
現実的ではない。

【００３１】このことを避けるために、ホモロジーを検
出する際、Ｗがあってもその前後の領域のアミノ酸残基
の種類も考慮するように、しきい値の最低値は２０程度
に設定するのが好ましい。一方、しきい値の最高値につ
いては、タンパクによって機能に関する配列の保存の程
度は異なると考えられるので、しきい値の最高値も異な
ることが推定される。

【００３２】＜２＞セルフ・シミラリティ・グラフ（Ｓ
ＳＧ）次に、高次構造を推定するタンパク中のシミラリティ検
索を行い、シミラリティ関係を図示することにより、タ
ンパクの機能構造を解析する方法を説明する。

【００３３】先ず、シミラリティ検索に先立ち、高次構
造を推定するタンパクの正配列、及び必要に応じてリバ
ース配列を用意する。このリバース配列は、正配列中の
アミノ酸残基の配列順序を逆にしたものである。

【００３４】次に、正配列上で任意の一定長領域（検索
配列）を設定し、この領域とシミラリティを有する領域
を、前記正配列及び必要に応じてリバース配列から検索
する。例えば、前記一定長領域と同じ長さの領域（被検
索配列）を、Ｎ末端からＣ末端まで、及び必要に応じて
Ｃ末端からＮ末端まで一定のアミノ酸残基数、例えば１
アミノ酸残基づつずらして設定し、これらの被検索領域
と前記検索領域とのホモロジースコアを算出することに
より、シミラリティを有する領域の検索及びそのシミラ
リティの程度を知ることができる。

【００３５】続いて、検索領域を、一定のアミノ酸残基
数、例えば１アミノ酸残基づつずらして設定し、上記と
同様に被検索領域を移動させつつホモロジースコアを算
出する。これをＮ末端からＣ末端まで行う。以下、一定
長領域の長さを「ウインドウ幅」、検索領域を設定する
際にその前の検索領域からずらすアミノ酸残基数を「ウ
インドウのずらし幅」という。

【００３６】このウインドウ幅を長くとり過ぎると局所
的なホモロジーの高い部分が検出不可能となり、逆にウ
インドウ幅を短くとり過ぎれば局所的に意味のあるホモ
ロジー単位が抽出できなくなる。このウインドウ幅はタ
ンパクによって変わり、一概に決定できないが、通常１
０〜３０、好ましくは２０〜２５とする。高次構造を解
析しようとするタンパクについて、この範囲で解析し、
必要があればウインドウ幅を適宜変更するのが好まし
い。

【００３７】また、ウインドウのずらし幅は、正確なシ
ミラリティ関係を知りたいときは１残基が好ましく、正
確さより早さを望むときは、ずらし幅を２残基にするの
が好ましい。尚、被検索領域の移動幅も同様である。

【００３８】前記検索領域とシミラリティがある被検索
領域、すなわち、一定値（しきい値）以上のホモロジー
スコアを有する被検索領域のホモロジースコアを積算
し、この値を前記検索領域の中心点における「類似度」
とする。例えば、２０番目のアミノ酸を中心点とする領
域に対し、正方向で６０番目、８０番目、リバース方向
で５０番目を中心点とする各領域にシミラリティが認め
られ、各々のホモロジースコアが２０、４０、３０であ
ったとすると、この２０番目のアミノ酸における類似度
は、２０＋４０＋３０すなわち９０となる。類似度は、
進化の過程において、その領域のタンパク中における保
存度を意味する。

【００３９】タンパクのＮ末端からＣ末端まで検索領域
を移動させ、各検索領域について類似度を調べ、各検索
領域の中心点のアミノ酸残基番号に対して二次元座標に
プロットしたものを「セルフ・シミラリティ・グラフ
（ＳＳＧ）」と呼ぶ。

【００４０】尚、シミラリティー検索において、前記検
索領域を、正配列ではなくリバース配列中に設定しても
同様の結果が得られる。但し、ＳＳＧや以下で説明する
ＳＳＲの形状は裏返しの形になる。

【００４１】図４、１３等に、ＳＳＧの例を示す。この
ＳＳＧに表れた曲線から、タンパクの二次構造や、ある
領域がタンパク表面に存在するか、内部に埋もれている
かが推定できる。例えば、類似度の高い領域は、タンパ
クの基本骨格をなす部分であり、タンパクの内部に位置
することが推定される。さらに、この情報をもとに、タ
ンパクの高次構造における、構造に関連する単位（モチ
ーフ、ドメイン等）を推定することができる。例えば、
曲線の谷は、機能構造の境界、例えばα−ヘリックスと
β−シートとの境等であることが推定される。詳細は、
実施例で説明する。

【００４２】このＳＳＧにおいては、類似度の算出に正
配列及びリバース配列を含めた点が重要であり、リバー
ス配列を含めずに作成したＳＳＧ（図１２）は、リバー
ス配列を含めて作成したＳＳＧ（図４）と大きく異な
る。しかし、一方向のみの検索からでも、タンパクによ
っては有意義な高次構造情報が得られる場合もある。

【００４３】＜３＞セルフ・シミラリティ・リレーショ
ン（ＳＳＲ）次に、シミラリティのある領域間の関係を図示すること
により、タンパクの高次構造の情報を得る方法を説明す
る。

【００４４】正配列上で検索配列を設定し、この領域と
シミラリティを有する領域を、正配列又は／及びリバー
ス配列から検索し、一定値以上のホモロジースコアを有
する領域間を関連づける。すなわち、アミノ酸残基番号
を直線上にプロットし、検索領域の中心点と、この検索
領域と一定以上のシミラリティがある被検索領域の中心
点の、各々のアミノ酸残基番号がプロットされた位置を
結ぶ。これを、「セルフ・シミラリティ・リレーション
（ＳＳＲ）」と呼ぶ。

【００４５】例えば、二次元座標の一方の軸にアミノ酸
残基番号をプロットし、シミラリティを有する領域の中
心点同士を前記軸と平行な直線で結ぶ。この際、関係を
見やすくするためにコの字型で結ぶとよい。同方向でシ
ミラリティを有する場合と、リバース方向でシミラリテ
ィを有する場合とで、コの字の向きを上下に変えるなど
分別表示を行うと、一層ホロモジー関係を把握しやすく
なる。また、シミラリティを有する正方向と逆方向の領
域の中心点が一致する場合は、上記方法では表示できな
いので、座標中の他の部分に、横軸と平行する直線でそ
の領域と中心点を示すなどするとよい。

【００４６】ＳＳＲの例を、図５、７〜１０等に示す。
図５、７、８の例では、同方向の類似関係を上部に、リ
バース方向での類似関係を下部に表記してある。また、
シミラリティを有する正方向と逆方向の領域の中心点が
一致する場合は、グラフ最上部に横軸と平行する直線で
その領域と中心点を示してある。

【００４７】ＳＳＲにより、領域間の相互関係が推定で
きるだけでなく、ホモロジースコアのしきい値を変化さ
せて複数のＳＳＲを作成すると、ある領域の重要性の序
列を推定することができる。これらの情報を基に、シス
テイン残基間のＳＳ結合（ジスルフィド結合）等の架橋
ペアを推定したり、タンパクが変性状態からフォールデ
ィング（折り畳み）される際の順序やフォールディング
の折曲点、あるいは突然変異の影響等を推定することが
可能となる。

【００４８】ＳＳＲをＳＳＧとともに、図６のように同
一の二次元座標に表示すると解析に一層便利である。ま
た、高次構造が既知のタンパクについて、ＳＳＲ及びＳ
ＳＧを作成し、情報を蓄積しておくと、構造未知のタン
パクの解析に利用することができる。この際、既知の構
造の機能単位を、グラフの下方に表示しておくと、解析
しやすくなる。

【００４９】＜４＞ホモロジースコアの総得点（ＳＨ
Ｃ）ホモロジースコアの総得点（ＳＨＣ）を算出することに
より、以下のような利用法がある。

【００５０】（利用法１）ＳＳＲのしきい値を変化させ
たとき、類似性関係を示す線の数は変化する。その変化
の程度を定量的に把握する目安として、ホモロジースコ
アの総得点を利用する。

【００５１】（利用法２）人為的にアミノ酸配列を変化
させたときの変異の影響を、ＳＳＧおよびＳＳＲで評価
する。その際、ＳＳＧのピークの大小，ＳＳＲの類似性
関係の数の増減と同様に、ホモロジースコアの総得点も
評価の対象とする。

【００５２】尚、ＳＨＣは、ＳＳＧやＳＳＲ上に表示し
ておくと、解析に便利である。

【００５３】＜５＞セルフ・シミラリティ・マトリック
ス（ＳＳＭ）次に、シミラリティのある領域間の関係を図示する他の
表記法について説明する。二次元座標の横軸にアミノ酸
残基番号をとり、縦軸にもアミノ酸残基番号をとり、シ
ミラリティの検出された領域中の対応するアミノ酸の残
基番号からなる座標をプロットし、これらを線で連結す
る。これを「セルフ・シミラリティ・マトリックス（Ｓ
ＳＭ）」と呼ぶ。ＳＳＭでは、正方向でのシミラリティ
は右上がりの直線になり、リバース方向では右下がりの
直線になる。ＳＳＭの例を、図５３に示す。また図５４
のように、Ｘ線結晶解析の結果を同時に表示すると、シ
ミラリティ関係と三次元構造とを直接比較することがで
きる。

【００５４】＜６＞タンパクの高次構造解析装置タンパクのアミノ酸配列を入力することによりＳＳＧ、
ＳＳＲ、ＳＳＭを表示する装置を用いると、タンパクの
高次構造の解析をより簡便に行うことができる。

【００５５】このような装置の構成の一例を図２に示
す。本発明の装置は、高次構造の解析対象であるタンパ
クのアミノ酸配列を入力する入力手段と、必要に応じて
この入力手段により入力されたアミノ酸配列から逆方向
のアミノ酸配列を作成する逆方向アミノ酸配列（リバー
ス配列）作成手段と、前記アミノ酸配列上で任意の一定
長の検索領域を設定する領域設定手段と、アミノ酸配列
上及び必要に応じて逆方向アミノ酸配列上を前記検索領
域と同一長の被検索領域毎に順次対比して前記検索領域
と被検索領域との配列のシミラリティの程度（ホモロジ
ースコア）を算出するホモロジースコア算出手段と、前
記ホモロジースコアから、前記検索領域と被検索領域と
の配列のシミラリティの有無を判定するシミラリティ判
定手段と、検索領域と、この検索領域と一定以上のシミ
ラリティが認められたすべての被検索領域とのホモロジ
ースコアを積算し、この積算値をその検索領域の中心点
における類似度とする類似度決定手段と、検索領域の中
心点のアミノ酸番号及び類似度と、一定値以上のホモロ
ジースコアを有する領域の位置及びそのホモロジースコ
アを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された情
報を出力する出力手段とを備える。

【００５６】この装置に、前記出力手段にアミノ酸残基
番号に対して類似度をプロットさせるためのＳＳＧ編集
手段を備えると、この装置によりＳＳＧを表示すること
ができる。

【００５７】また、この装置に、前記出力手段に、アミ
ノ酸残基番号を直線上にプロットし、検索領域とシミラ
リティを有すると判定された被検索領域との中心点のア
ミノ酸残基番号がプロットされた位置を結ぶ表示を行う
ためのＳＳＲ編集手段を備えると、ＳＳＲを作成するこ
とができる。

【００５８】さらに、前記出力手段に、アミノ酸残基番
号を二次元座標の両軸に各々アミノ酸残基番号をプロッ
トし、シミラリティの検出された領域間を結ぶ表示を行
うためのＳＳＭ編集手段を備えると、ＳＳＭを作成する
ことができる。

【００５９】入力手段としては、例えばキーボード等が
挙げられるが、アミノ酸配列の入力は、データベースか
ら直接入力してもよい。リバース配列作成手段、領域設
定手段、ホモロジースコア算出手段、シミラリティ判定
手段、類似度決定手段、ＳＳＧ編集手段、ＳＳＲ編集手
段、ＳＳＭ編集手段としては、コンピュータが使用さ
れ、例えば、図３のフローチャートに示すようなプログ
ラムソフトウェアにより、これらの手段がコンピュータ
の中央処理装置上に実現される。

【００６０】記憶手段としては半導体メモリや磁気ディ
スク装置、光ディスク装置などが、出力手段としてはＣ
ＲＴディスプレイなどの画像表示装置やＸＹプロッタ、
プリンタなどが挙げられる。

【００６１】また、本発明の装置に、既知の三次元構造
情報をＳＳＧ、ＳＳＲ、ＳＳＭと同時に表示させる手段
を備えると、本発明の方法による解析と既知情報との直
接的な対比が可能となる。

【００６２】

【作用】タンパクのアミノ酸配列中のシミラリティ検索
を行い、好ましくは正方向のみでなくリバース配列を含
めて行い、他の領域との類似性の高さ、すなわち類似度
を表示することによって、ある領域が表面にあるか内部
に埋もれているかが推定でき、このことから、タンパク
の機能部位を予測し、高次構造の単位（モチーフ、ドメ
イン）を推定することができる。

【００６３】また、シミラリティを有する領域間の関係
を図示することによって、領域の重要性の序列を推定す
ることができ、このことから、変異の影響、フォールデ
ィングの順序や折曲点、ＳＳ結合の予測を行うことがで
きる。さらに、ホモロジースコアのしきい値が異なるも
のを作成し、これらを比較することによって、上記予測
を確実なものにすることができる。

【００６４】

【実施例】以下に本発明の実施例を、既知情報との対比
を含めて説明する。

【００６５】

【実施例１】タンパクの高次構造解析装置本発明の解析装置の実施例を図２、３に基づいて説明す
る。この装置は、高次構造の解析対象であるタンパクの
アミノ酸配列を入力する入力手段と、この入力手段によ
り入力されたアミノ酸配列から逆方向のアミノ酸配列
（リバース配列）を作成する逆方向アミノ酸配列作成手
段と、前記アミノ酸配列上で任意の一定長の検索領域を
設定する領域設定手段と、アミノ酸配列上を前記検索領
域と同一長の被検索領域毎に順次対比して前記検索領域
と被検索領域との配列のシミラリティの程度（ホモロジ
ースコア）を算出するホモロジースコア算出手段と、前
記ホモロジースコアから、前記検索領域と被検索領域と
の配列のシミラリティの有無を判定するシミラリティ判
定手段と、検索領域と、この検索領域と一定以上のシミ
ラリティが認められたすべての被検索領域とのホモロジ
ースコアを積算し、この積算値をその検索領域の中心点
における類似度とする類似度決定手段と、検索領域の中
心点のアミノ酸残基番号及び類似度と、一定値以上のホ
モロジースコアを有する領域の位置及びそのホモロジー
スコアを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶され
た情報を出力する出力手段と、この出力手段に二次元座
標の一方にアミノ酸残基番号を、他方に類似度をプロッ
トさせるＳＳＧ編集手段と、アミノ酸残基番号を直線上
にプロットし、検索領域とシミラリティを有すると判定
された被検索領域との中心点のアミノ酸残基番号がプロ
ットされた位置を結ぶ表示を行うためのＳＳＲ編集手段
と、アミノ酸残基番号を二次元座標の両軸に各々アミノ
酸残基番号をプロットし、シミラリティの検出された領
域間を結ぶ表示を行うためのＳＳＭ編集手段とを備え
る。

【００６６】入力手段は、例えばキーボード等が挙げら
れ、入力されたアミノ酸配列は、メモリに記憶される。
アミノ酸配列の入力は、データベースから直接入力して
もよい。

【００６７】リバース配列作成手段は、入力手段により
入力され、メモリに記憶されている正配列（Ｎ末端から
Ｃ末端）のアミノ酸配列を、逆にＣ末端からＮ末端側に
並び替え、その配列をメモリに記憶させる。

【００６８】領域設定手段は、指定された長さの領域を
アミノ酸配列中に設定する。通常、シミラリティ検索を
行う都度、Ｎ末端からＣ末端まで、領域の中心点を１ア
ミノ酸づつずらしながら、領域を設定していく。尚、設
定する領域はＮ末端及びＣ末端を越えては設定されない
ので、両端に接する指定された長さの半分の長さの部分
には、領域の中心点は設定されない。

【００６９】ホモロジースコア算出手段は、前記検索領
域と同一長の被検索領域を、検索領域と順次対比させな
がらアミノ酸配列上を移動させ、それぞれの被検索領域
毎に検索領域との配列のシミラリティの程度（ホモロジ
ースコア）を、表１に示したホモロジーポイントに基づ
いて算出する。

【００７０】シミラリティ判定手段は、ホモロジースコ
アから前記検索領域と被検索領域との配列のシミラリテ
ィの有無を判定する手段であり、２領域間のモロジース
コアが一定値以上であればシミラリティを有すると判定
する。

【００７１】類似度決定手段は、シミラリティを有する
と認められたすべての領域のホモロジースコアを積算
し、得られる積算値を、前記一検索領域の中心点におけ
る類似度とする。積算にあたっては、正方向のみ、リバ
ース方向のみでもよいが、正方向及びリバース方向のい
ずれも行うのが好ましい。尚、すべての領域でシミラリ
ティを有さないと認められた場合には、前記検索領域の
中心点における類似度を０とする。

【００７２】記憶手段は、シミラリティがあると認めれ
た領域間の位置（中心点のアミノ酸残基番号及び領域の
長さ）及びホモロジースコア、及び類似度決定手段によ
り決定された各検索領域の中心点の位置とその類似度を
記憶する。

【００７３】出力手段としては、ディスプレイやＸＹプ
ロッタが挙げられ、記憶手段に記憶された情報を出力す
る。ＳＳＧ編集手段は、前記記憶手段に記憶された情報
を取り出し、前記出力手段に、二次元座標の一方にアミ
ノ酸残基番号を、他方に類似度をプロットさせる。

【００７４】ＳＳＲ編集手段は、前記出力手段に、アミ
ノ酸残基番号を直線上にプロットさせ、一定以上のシミ
ラリティの認められた領域同士の、各々の中心点のアミ
ノ酸残基番号がプロットされた位置を結ぶ表示をさせ
る。

【００７５】ＳＳＭ編集手段は、前記出力手段に、アミ
ノ酸残基番号を縦軸、横軸にプロットさせ、一定以上の
シミラリティの認められた領域を表示させる。次に、図
３に示すフローチャートに従って、本装置による処理を
説明する。

【００７６】まず、入力手段によりアミノ酸配列を入力
する（ステップ１０１）。ついで、リバース配列作成手
段により、入力手段により入力されたアミノ酸配列のリ
バース配列が作成される（ステップ１０２）。続いて、
領域設定手段により、一定長の検索領域が設定される
（（ステップ１０３）。ここでは初期設定として正方向
アミノ酸配列上のＮ末端に設定されるものとする。

【００７７】次に、ホモロジースコア算出手段により、
検索領域と同一長の被検索領域と前記検索領域とを対比
し（ステップ１０４）、両者のホモロジースコアを算出
する（ステップ１０５）。

【００７８】その後、検索領域と被検索領域とのホモロ
ジースコアが一定以上あるか否かが判定される（ステッ
プ１０６）。ホモロジースコアが一定以上であればシミ
ラリティ判定手段によりシミラリティがあると判定され
（ステップ１０７）て、検索領域の位置と被検索領域の
位置及びホモロジースコアがメモリに記憶される（ステ
ップ１０８）。ホモロジースコアが一定以上でなければ
シミラリティ判定手段によりシミラリティはないと判定
され（ステップ１０９）、メモリには何も記憶されず次
のステップに移行する。

【００７９】以上の検索は、配列のすべての領域につい
て行われる。すなわち、ステップ１１０で被検索領域が
配列の最後か否かが判定され、最後でなければステップ
１１１により、被検索領域がずらされ、次の被検索領域
についてステップ１０４から１０９までの処理が行われ
る。

【００８０】次いで、ステップ１１０で、設定した検索
領域について配列の全ての領域とにシミラリティ検索が
終了した場合、類似度決定手段により、検索領域とシミ
ラリティがあると判定されたすべての被検索領域のホモ
ロジースコアが積算され、類似度とされる（ステップ１
１２）。類似度は設定した検索領域に対応してメモリに
蓄積される（ステップ１１３）。

【００８１】以上が、一つの検索領域についてのシミラ
リティ検索処理であるが、検索領域は配列のすべてに亘
って設定される。すなわち、一つの検索領域についての
シミラリティ検索処理が終了すると、その設定検索領域
が、配列の最後か否か、すなわちＣ末端か否かが判定さ
れ（ステップ１１４）、最後でなければ、領域設定手段
により検索領域を１アミノ酸づつずらすことにより次の
検索領域が設定され（ステップ１１５）、上記処理が繰
返し行われる。

【００８２】なお、ステップ１１２、１１３は全ての検
索領域を検索した（ステップ１１４）後に行ってもよ
い。この後、ＳＳＧ編集手段は、各アミノ酸残基番号に
おける類似度を記憶手段から取り出し、出力手段に二次
元座標の一方にアミノ酸残基番号を、他方に類似度をプ
ロットさせる。

【００８３】また、ＳＳＲ編集手段は、一定以上のホモ
ロジースコアを有する検索領域と被検索領域とを記憶手
段から取り出し、前記二次元座標において、これらの各
領域の中心点のアミノ酸残基番号がプロットされた位置
同士を結ぶ表示を出力手段にプロットさせる。

【００８４】さらに、ＳＳＭ編集手段は、一定以上のホ
モロジースコアを有する検索領域と被検索領域とを記憶
手段から取り出す。そして出力手段に二次元座標の両方
にアミノ酸残基番号をプロットさせ、一定以上のホモロ
ジースコアを有する検索領域と被検索領域の各々のアミ
ノ酸残基番号の最低値からなる座標と、検索領域、被検
索領域の各々のアミノ酸残基番号の最高値からなる座標
とを結び、出力手段にプロットさせる。

【００８５】本装置は、タンパクのアミノ酸配列を入力
すると、シミラリティを有する領域の検索、及び各アミ
ノ酸残基番号における類似度を決定し、ＳＳＧ、ＳＳＲ
を同時に表示することができる。また、ＳＳＭを表示す
ることができる。

【００８６】さらに本装置は、ＳＳＧ及びＳＳＲと同時
に、データバンクの情報を、例えば、α−ヘリックスを
螺旋で、β−シートを長方形で、ＳＳ結合はCys残基間
を結ぶ横軸下部のコの字で、対向するβ−シートの組を
β−シートを結ぶ横軸上部のコの字で表示することがで
きる。

【００８７】本発明の方法による高次構造の解析例を以
下に説明する。尚、以下に示した実施例は、実施例１の
解析装置を用いて作成したものである。

【００８８】各実施例においては、卵白リゾチームにつ
いて、しきい値、ウインドウ幅を種々変化させて解析
し、その知見に基づいてウインドウ幅は２０残基と決定
した。この条件は、必ずしも他のタンパクにそのまま適
用できるものではないが、一つの目安として用いた。

【００８９】尚、実施例２において、ウインドウ幅の最
適値の決定においては、ウインドウ幅を適宜変更した。
しきい値に関しては、これを変化させて得られる結果か
らフォールディング（折り畳み）等に関する情報まで得
られるため、固定するものではなく、種々変化させてい
る。

【００９０】また、しきい値については最高値は設定せ
ず、最低値は２０から順次しきい値を３〜５ポイント程
度づつ上げ、少数のシミラリティ関係のみが検出される
高さにまで上げることで対応した。

【００９１】尚、下記の全ての実施例において、被検索
領域の移動幅は１残基である。また、ウインドウのずら
し幅は原則的に１残基とし、実施例２中のウインドウの
ずらし幅の最適値の決定においては適宜変更した。

【００９２】

【実施例２】卵白リゾチームはじめに、卵白リゾチーム（hen egg white lysozyme：
ＨＥＷＬ）における実施例を説明する。

【００９３】＜１＞ＨＥＷＬのＳＳＧ（１）作成条件ＳＳＧは、ウインドウ幅２０アミノ酸残基、しきい値２
０、ウインドウのずらし幅は１残基という条件で類似度
を計算し作成した。結果を図４の(40)で示す実線で示し
た。

【００９４】（２）ＳＳＧ上に同時に表示する高次構造
情報の説明既知のタンパクの高次構造情報は、例えばプロテインデ
ータバンク（ＰＤＢ）に保存されており、我が国におい
ては大阪大学蛋白質研究所から入手することができる。

【００９５】ＰＤＢに保存されているタンパクの情報に
は、三次元座標やα−ヘリックス、βシート、ターン、
SS結合等の二次構造情報等含まれている。これらの情報
とＳＳＧの情報とを同時表示すると、既知情報とＳＳＧ
情報との対応関係を容易に把握できる。以下に、その表
示法について説明する。

【００９６】縦軸には、ホモロジースコアの積算値（類
似度）をとり、横軸にはアミノ酸残基番号をプロットし
ている。PDBのα−ヘリックス情報を、対応するアミノ
酸残基番号の位置に(41)のようなシンボルで示した。

【００９７】また、βシートは、各βシート間の連結を
視覚的に理解できるように、(42)の形のシンボルで示し
た。βシート間の連結は、各βシートの中心をシート間
の距離に正比例した高さで連結し、視覚的に捉え易くし
た。

【００９８】ターンは、(43)の形のシンボルで示した。
さらに、ＳＳ結合は、(44)の形のシンボルで表し、視覚
的に捉え易くするために、アミノ酸残基番号間の距離に
比例した高さで下向きに連結した。(45)に示すようにＳ
Ｓ結合間の距離がほぼ同じで、逆向きの高さが二つのＳ
Ｓ結合で、ほとんど等しい場合には、ＳＳ結合の判別が
しにくいので、各ＳＳ結合に名前をつけることで、この
見にくさを解消した。本実施例では、最初のＳＳ結合か
ら順にS1、S2・・・と名付けている。

【００９９】尚、以上の各シンボルは一例であって、他
の表記でも構わない。

【０１００】（３）既知情報とＳＳＧ (i)触媒活性部位とＳＳＧＨＥＷＬの触媒活性部位は、図４中矢印で示す30〜65残
基番号間に存在すると報告されている（Jung, A., Sipp
el, A. E., Grez, M. and Schutz, G., Proc.Natl. Aca
d. Sci. USA 77, 5759 (1980)、Muraki, M., Jigami,
Y., Morikawa,M. and Tanaka, H., Biochim. Biophys.
Acta, 911, 376 (1987)）。

【０１０１】図４のＳＳＧには、比較的大きなピークの
谷間が三つ（残基番号52、90〜98、38付近）存在する。
この三つの大きなピークの谷間以外にも、小さな谷間が
多数存在する。大きなピークの谷間は、その領域が他の
領域とほとんど類似性がないことを示しており、ＨＥＷ
Ｌのアミノ酸配列中で非常に希な配列である。非常に希
な配列領域のタンパク上の役割として、以下の二つがあ
る。

【０１０２】（役割１）一般にタンパクの触媒活性部位
のアミノ酸配列は、非常に特殊なアミノ酸の並びをして
いる。このため触媒活性部位の配列は、他の配列領域と
の類似性がほとんど存在しない。

【０１０３】（役割２）一般にタンパクの表面付近に位
置するアミノ酸配列は、非常に変異を起こし易く、他の
配列領域との類似性が極端に低い。この領域は、タンパ
クの立体的な区切りであるドメインの境界に対応する。

【０１０４】ＨＥＷＬの触媒活性部位は、図４の矢印に
示す30〜65残基番号間に存在し、残基番号38、52付近の
大きなピークの谷間によく対応する。つまり、ＳＳＧは
触媒活性部位推定の有効な手段になりうることを示して
いる。

【０１０５】(ii)ＰＤＢの２次構造情報とＳＳＧ図４のＳＳＧのピーク中で、1〜40残基番号までが一つ
の大きな塊（山）を形成している。この領域と立体構造
との対応は、1〜3残基番号と38〜40残基番号の間でβシ
ートが存在する。βシートは、ペプチドが近接している
ことを示し、この領域のペプチドがループを描き一つの
立体的な単位（モチーフ）を形成していることとよく対
応する。

【０１０６】52〜98残基番号までもピークは、一つの大
きな塊を形成している。この領域と立体構造との対応
は、S3とS4のＳＳ結合が存在する。S3のＳＳ結合は、S3
の64残基番号と80残基番号の間で共有結合し、ループを
形成している。S4のＳＳ結合も76残基番号と94残基番号
の間で共有結合し、ループを形成している。S3とS4のＳ
Ｓ結合は、互いに交差し、ダブルループを形成し、一つ
の立体的なモチーフを形成している。このモチーフは、
52〜98残基番号までの領域の一部に含まれる。100残基
番号からＣ末までの大きなピークは、S1とS2の遠距離Ｓ
Ｓ結合の片方の領域を含む。

【０１０７】以上のＳＳＧで観察された三つの大きなピ
ークと立体構造との対応を図１１に示した。図１１の(1
11)は1〜40残基番号に対応し、(112)は41〜52〜90残基
番号を含んでいる。(113)の領域は、100残基番号からＣ
末までに対応する。

【０１０８】＜２＞ＨＥＷＬのＳＳＲ上記ＳＳＧは、各アミノ酸における類似度（ホモロジー
スコアの積算値）をプロットしたものであり、どの配列
領域とどの配列領域に類似性が存在するのか特定できな
い。この配列間の類似性の特定を行い、ＳＳＧのピーク
の意味を推定するためにＳＳＲを作成した。

【０１０９】（１）ＳＳＲ表示に関する説明図５に、しきい値が23の場合のＳＳＲを示した。図５中
の(51)は、Ｎ末からＣ末方向（正方向）への類似性関係
を示している。(52)は、Ｃ末からＮ末方向（逆方向）へ
の類似性関係を示している。類似関係の表示は、シミラ
リティを示した２領域間の中心を実線で連結する。連結
の際に、２領域間（中心点間）の距離に比例した高さで
連結することで、視覚的に見易い形にした。

【０１１０】(52)の逆配列との類似性関係は、正方向の
位置に換算して連結するようにした。逆方向という意味
を感覚的にもたせるために、２領域間（中心点間）の距
離に比例した高さで、下向きに連結したが、逆にしても
構わない。

【０１１１】(53)に示す領域には、正方向と逆方向の類
似性を示す二つの配列が、同じ中心点を有する場合の類
似性関係を特記した。(53)に特記する理由は、中心点が
同一であるため、(52)の形の表示では高さが零になり、
点としてしか表示されないためである。

【０１１２】(54)を例にとれば、3〜17残基番号の正方
向と17〜3残基番号の逆方向に類似性関係の存在を示し
ている。類似性関係の見出された領域を実線で示し、中
心点の残基番号を左端に示し、中心点の位置は、実線中
に星印で示した。

【０１１３】図５上の(55)は、ＳＳＲを描くときの類似
性検出範囲（residue range）の制限を示す。ここで、
仮にresidue rangeが100であれば、類似性関係を示す２
領域間の距離が100残基以内のもののみを表示する。図
５の(55)は、residue range:allであるから全ての類似
性関係について表示する。(56)は、ＳＳＲを描いたとき
のしきい値を示す。

【０１１４】尚、ＳＳＲにおいてもＳＳＧと同様に、Ｐ
ＤＢの高次構造情報等を同時に表示すると便利である。

【０１１５】（２）ＳＳＲにより得られる知見図６に、ＳＳＧとＳＳＲを同時に示した。ＳＳＧとＳＳ
Ｒの作成条件は、ウインドウ幅は同一で20残基、ウイン
ドウのずらし幅も同一で１残基である。一方、しきい値
は、ＳＳＧでは20、ＳＳＲでは23とした。

【０１１６】尚、しきい値が20のときのホモロジースコ
アの総得点は11110、しきい値が23のときは9072であ
り、しきい値を20から23に上げることで、ホモロジース
コアの総得点は約２割(11110-9072=2038)減少する。こ
の減少は、ＳＳＧのピーク中の約８割の類似性関係のみ
がＳＳＲで示されることに対応する。ＳＳＧとＳＳＲの
しきい値をいろいろ変化させることにより、理解し易い
図を作ることが可能である。

【０１１７】（イ）ＳＳＧとＳＳＲの組み合わせにより
得られる知見 (i)ＳＳＧとＳＳＲの組み合わせによる機能部位推定ＳＳＧに存在する多数の山（ピーク）の意味を、ＳＳＲ
との組み合わせにより、次のように推定することが可能
である。

【０１１８】図６中の(61)のＳＳＧの山は、ＳＳＲ中(6
4)と(65)に代表されるように、山を形成する類似性関係
の内訳には、逆方向の類似性関係が含まれる。また、(6
3)のＳＳＧの山も同様に(66)の逆方向の類似性関係が含
まれる。このことは、(61)と(63)の山それぞれが、類似
な配列群（正と逆方向の違いは存在する）により構成さ
れていることを示している。このように、類似な配列群
がＳＳＧの一つの山の中に閉じて存在することは、一つ
の機能的な単位（立体構造的）の存在を示唆している。

【０１１９】一方、(62)のＳＳＧの山は、(67)に示すよ
うに逆方向の類似性関係はほとんど含まない。(67)のＳ
ＳＲは、(64)、(65)と(66)のＳＳＲ（逆方向の類似性関
係）と連結する類似性関係である。即ち、(62)のＳＳＧ
の山は、類似な配列群をその中に含まず、他のＳＳＧの
山（61、63）との関連性を保つ配列群で構成されている
ことを示す（インターフェースドメイン的）。

【０１２０】このようにＳＳＧでは区別の不明なピーク
群（山群）も、ＳＳＲと同時にプロットすることで、そ
の違いが明らかとなる。

【０１２１】(ii)ＨＥＷＬのＮＭＲを用いたリフォール
ディングの実験結果とＳＳＧとＳＳＲの組み合わせによ
る機能部位推定との対応上述したように、ＳＳＧの山を形成するシミラリティの
種類の違いが意味することは、以下に説明するようにＨ
ＥＷＬのＮＭＲを用いたリフォールディングの実験結果
（Miranker, A., Radford, S. E., Karplus, M. & Dobs
on, C. M., Nature 349, 633-636 (1991)）との対比で
明らかとなる。

【０１２２】Mirankerらは、ＨＥＷＬがリフォールドす
る最初の過程で明確な二つの構造ドメインが存在するこ
とを報告した。その領域は、3〜36残基番号及び91〜129
残基番号の領域である。この二つの領域は、それぞれ図
６の(61)と(63)の領域中に含まれ、また、これらの領域
が一つの機能的な単位（立体構造的）であることとよく
対応する（前記(i)参照）。

【０１２３】このことは、ＳＳＧの山がその山の内部に
含まれる配列群のシミラリティで形成されている山であ
れば、それはリフォールディングの際の最初の構造ドメ
イン（核）になることを示唆している。

【０１２４】さらに、(68)と(69)の中心点は、21、110
残基番号であるが、これらは各々3〜36及び91〜129残基
番号の中心付近に当たり、構造ドメインの中心に位置す
る。特に21残基番号は二つのαヘリックスを連結するタ
ーン部分に相当する。

【０１２５】図１１は、ＰＤＢに格納されているＨＥＷ
Ｌの三次元のα−炭素原子を連結した立体図である。こ
の立体図に21残基番号（○）と110残基番号（□）の位
置をＨＥＷＬの立体構造と共に示した。この図は、プロ
テインデータバンクより得られた構造と本発明による構
造解析結果がよく一致していることを示している。

【０１２６】（ロ）しきい値の変化に対応するＳＳＲの
変化とそれにより得られる知見図７から図１０までは、異なるしきい値のＳＳＲを示し
た。図７のしきい値は25で、ホモロジースコアの総得点
は6970である。図６のしきい値23の場合と比べて、ホモ
ロジースコアの総得点は、約２割(9072-6970=2102)減少
し、それに応じたＳＳＲの線の数の減少が認められる。
このＳＳＲの線の数の減少は、主に図６の(67)のＳＳＲ
の線の数が顕著に減少しており、(64)、(65)と(66)のＳ
ＳＲ（逆方向の類似性関係）はほとんど影響を受けてい
ない。従って、しきい値23から25への変化は、主に他の
ＳＳＧの山（(61)、(63)）との関連性を保つ配列群が減
少する。

【０１２７】図８のしきい値は28であり、図７とＳＳＲ
（しきい値25）と比べると、主に1〜60残基番号付近の
類似性関係が減少する。図９のしきい値は33であり、図
８のＳＳＲ（しきい値28）と比べると、1〜60残基番号
付近の類似性関係は消滅し、70残基番号付近から100残
基番号付近への逆方向の類似性関係と110残基番号に中
心点を有する逆方向の類似性関係のみが残る。

【０１２８】図10のしきい値は40であり、110残基番号
に中心点を有する逆方向の類似性関係のみが最も保存性
の高い配列群として残る。以上のようにしきい値を段階
的に変化させ、ＳＳＲの変化を調べていくと、変化させ
たしきい値に対応するシミラリティ関係の場所を特定す
ることが可能となる。

【０１２９】（ハ）ＨＥＷＬのＳＳＲ上における一筆書
きここで、図７のＳＳＲで興味深い現象が観察される。即
ち、ＳＳＲ上の類似性関係が、いわゆる一筆書きできる
形になることである。類似性関係を示す線群が一筆書き
できる形になることは、タンパクのフォールディングと
密接な関係が存在することを示唆する。以下、ＳＳＲ上
において一筆書きできる形、あるいはこのような形を示
す性質を「一筆書き」という。

【０１３０】一般に、タンパクは、フォールディングす
る際、ペプチドの結び目のできるようなフォールディン
グはしない（現在まで、ペプチドの結び目のあるタンパ
クは発見されていない）。従って、Ｎ末とＣ末のアミノ
酸残基を掴んで引き伸ばせば、元のフォールディングす
る前の形に戻すことが可能であり、このことがタンパク
のリフォールディングの前提条件にもなっている。ＳＳ
Ｒ上の類似性関係を一筆書きできることは、結び目のな
いことであり、ペプチドの結び目のできるようなフォー
ルディングは存在しない事実と対応する。

【０１３１】図７のＳＳＲ上での一筆書きについて、二
次構造との関連性を考慮に入れて、以下に説明する。40
〜60残基番号のβシートに対応する(71)と、その(71)と
連結する(72)の正方向のシミラリティが存在する。(72)
は、(73)領域へと連結するが、その(73)領域には(74)の
強い中心点を有する逆方向シミラリティが存在する。こ
の(74)領域全体は、(73)から(75)、(76)領域へと関連す
る。この関連付けは、S1,S2のＳＳ結合と対応する。(7
6)は、(74)と同様に強い中心点を有する逆方向シミラリ
ティが存在する。この(76)領域は、S3,S4のＳＳ結合に
対応する(77),(78)へと逆方向のシミラリティで関連付
けされる。そして、最終的に(72)と(77)領域が近接する
ことで一筆書きが終了する。

【０１３２】（ニ）しきい値の変化に伴うＳＳＲの変化
とフォールディングの順序予測との関連性について前記（ロ）で、しきい値の変化に対応する類似性関係の
場所を特定できることを述べた。また（ハ）では、ＨＥ
ＷＬのＳＳＲ上で一筆書きできることから、フォールデ
ィングとの関連性について述べた。この二つから、しき
い値の変化に伴うＳＳＲの変化とフォールディングの順
序に関連のあることを以下のように推測できる。

【０１３３】一般に、タンパクのフォールディングは、
最初にフォールディングの核が形成され、その核を中心
にフォールディングが成長していくと考えられている。
この核は、タンパクの内部に存在し、ある一定の形状
（二次構造等）を非常に取り易い配列であろうと推測さ
れている。

【０１３４】これに従えば、しきい値が高いときに残っ
ているＳＳＲは、フォールディングの核となりうる。何
故なら、しきい値は配列の保存の程度を表し、しきい値
の高いときに残っているＳＳＲは、保存の非常に高い配
列である。保存の非常に高い配列は、タンパクの機能発
現上非常に重要な役割（フォールディングの核）を担っ
ていると予測される。

【０１３５】また、図１０に示すように、しきい値の高
いときには、保存の高い類似性関係が少数存在するが、
図９、図８、図７と、順次しきい値を低下させていくと
次第に一筆書きできるＳＳＲへと成長していく。この変
化は、変成したタンパクのリフォールディングの過程を
想起させる。

【０１３６】ＳＳＲから推定されるフォールディングの
核の代表的なものとして、図１１に示すＨＥＷＬの立体
構造中の110残基番号があげられる。110残基番号付近の
立体配置の特徴は、110残基番号付近の前後のペプチド
の立体的形状が極めて対称性がよい点である。他の多数
の実施例からも、フォールディング核の一般的特徴とし
てこの対称性の良さが観察される。

【０１３７】以上の考察から、しきい値の変化に伴うＳ
ＳＲの変化とフォールディングの順序は対応する可能性
がある。この可能性を基に、しきい値の変化に伴うＳＳ
Ｒの変化に基づいたＨＥＷＬのフォールディング順序予
測とＨＥＷＬのフォールディングに関する実験事実対応
の対応を以下に示す。

【０１３８】（ホ）しきい値の変化に伴うＳＳＲの変化
に基づいたＨＥＷＬのフォールディング順序予測しきい値の高いＳＳＲ（図１０）から、最初のフォール
ディングの核は110残基番号付近と予想される（しきい
値40）。次に、図９に示すようにしきい値を33まで下げ
ると、70残基番号付近と105残基番号付近に逆方向のシ
ミラリティ関係が形成される（中心点は存在しないが、
フォールディングの核に類似し、立体的な一塊を形成す
ると予想される）。

【０１３９】その後、さらにしきい値を28まで下げた図
８に示すように、15〜55残基番号付近に逆方向の二つの
核が形成され、この領域は、正方向のシミラリティ関係
により、105〜120残基番号付近に関係づけられる。そし
て、最終的にしきい値を25まで下げれば図７に示すよう
に、15〜55残基番号付近に存在する逆方向の二つの核(7
1)、(74)が(73)によりまとめられ、フォールディングの
基本形が完了すると推定される。

【０１４０】（ヘ）ＨＥＷＬのフォールディングに関す
る実験事実との対応 Mirankerらは、ＨＥＷＬのリフォールディングの二次元
NMR実験により、3〜36残基番号及び91〜129残基番号が
最初のフォールディングの核を形成するという結果を報
告している（Miranker, A., Radford, S. E., Karplus,
M. & Dobson,C. M., Nature 349, 633-636 (1991)）。

【０１４１】（ホ）で述べたように、91〜129残基番号
が先に核を形成する図式は、予測と実験事実がよく一致
する。しかし、ＳＳＲによる次のフォールディング順序
の予測は、65〜100残基番号付近に大きな核が形成され
る優先度の方が高く、3〜36残基番号付近のフォールデ
ィング順序は三番目になっており、予測と実験事実は一
致していない。

【０１４２】これに対してDuboisらは、ＨＥＷＬの最も
高い核形成部位はCys-76〜Cys-94のアミノ酸配列中にあ
ると予想している（Dubois, T., Guillard, R., Prieel
s, J. -P, Perraudin, J. -P., Biochemistry, 21, 651
6-6523 (1982)）。

【０１４３】ＳＳＲから予測された65〜100残基番号付
近の核のフォールディング順序に関する優先度は不明で
あるが、この領域がフォールディングの核になる可能性
は高いことが推定され、ＳＳＲの変化に基づいたフォー
ルディング順序の妥当性が高いことを示唆している。

【０１４４】（ト）ＳＳＧ、ＳＳＲにおける、正方向、
逆方向及び正逆両方向のシミラリティ関係の必要性につ
いて

【０１４５】(i)しきい値20の場合図１２は、図４と同様の条件（ウインドウ幅20残基、ウ
インドウのずらし幅１残基、しきい値20）で作成したＳ
ＳＧである。図４は、正逆両方向のシミラリティが積算
された結果であるが、各々正方向及び逆方向のみのシミ
ラリティを積算したＳＳＧを図１２に示した。

【０１４６】図１２で、実線は正方向のシミラリティ関
係を示し、一点鎖線は逆方向のシミラリティ関係を示し
ている。この図１２の実線は、図６の正方向のＳＳＲに
対応し、一点鎖線は図６の逆方向のＳＳＲに対応する。
図１２のように、正方向、逆方向のシミラリティ関係を
分離したＳＳＧは、図６の正方向、逆方向のＳＳＲに分
離したことに対応する。

【０１４７】図１２では、正逆両方向とも縦軸を同一ス
ケールとしているので、正方向、逆方向のＳＳＧのピー
クの大きさを直接比較することが可能である。1〜18残
基番号までは、逆方向のシミラリティのみしか存在しな
い。18〜38残基番号までは、正方向のシミラリティの方
が逆方向のシミラリティより多くなっている。また、40
〜98残基番号までは、逆方向のシミラリティが非常に多
くなっている。100〜129残基番号までは、両方向とも同
程度のシミラリティが存在する。

【０１４８】これらの結果から、正方向と逆方向のシミ
ラリティは、お互いに補い合う形（独立した形）で存在
していることがわかる。即ち、どちらか一方向方のみの
シミラリティしか考慮しないとすれば、他の配列領域に
またシミラリティが存在している可能性を見逃すことに
なる。

【０１４９】従って、タンパク全体に渡るシミラリティ
関係をすべて調査するためには、正方向、逆方向のシミ
ラリティ関係を全て調査することが好ましい。

【０１５０】(ii)しきい値25の場合図１３には、しきい値25で、その他の条件は図１２と同
様の条件（ウインドウ幅20残基、ウインドウのずらし幅
１残基）の正逆両方向のシミラリティを積算したＳＳＧ
を示し、図１４には、正方向（実線）、逆方向（一点鎖
線）それぞれ別々に積算したＳＳＧを示した。

【０１５１】図１４の正、逆方向別々のＳＳＧは、図１
２と同様に正方向と逆方向のシミラリティがお互い補う
形で存在している。故に、ＳＳＧやＳＳＲを計算して描
く場合には、両方向のシミラリティを考慮するのが好ま
しい。

【０１５２】(iii)正、逆両方向のシミラリティを考慮
する一般性ＨＥＷＬの場合、正、逆両方向のシミラリティがほぼ等
しい割合で存在している。しかし、実施例には示さない
が、タンパクによっては、ほとんど正方向のシミラリテ
ィしか観察されないものや、その逆に、逆方向のみのシ
ミラリティしか観察されない特殊なタンパクも存在す
る。これらの場合には、正方向或は逆方向のみのシミラ
リティしか考慮する必要がない。

【０１５３】しかし、このようなタンパクにも両方向の
シミラリティを考慮することによって、どちらのシミラ
リティが存在し、どちらが存在しないかを知ることがで
きるため両方向のシミラリティを考慮することが好まし
い。

【０１５４】（チ）ウインドウ幅の変化，ずらし幅の変
化とＳＳＧとＳＳＲの影響 (i)ウインドウ幅の変化に関するＳＳＧとＳＳＲの影響（ウインドウ幅の最低値について）ＨＥＷＬについて、
ウインドウのずらし幅は１残基に固定し、ウインドウ幅
を10〜35残基まで５残基刻みで変化させたときのＳＳＧ
とＳＳＲの変化を図１５〜図２０に示した。尚、ＳＳＲ
ではしきい値23、ＳＳＧではしきい値20とした。

【０１５５】図１５、図１６のウインドウ幅が10、15残
基のときのＳＳＧは、類似度が零のの領域が数多く存在
する。ウインドウ幅が20残基より多くなれば、図１７〜
図２０に示すように類似度が零の領域は存在しなくな
る。

【０１５６】またＳＳＲも、図１５、図１６ではシミラ
リティ関係が見いだされないものが多数存在する。この
ことから、ウインドウ幅が10、15残基ではウインドウ幅
が少なすぎるため機能に関する配列のシミラリティが十
分検出できなかったと評価することができる。

【０１５７】（ウインドウ幅の最適値について）図１８
〜２０では、ＳＳＧが図１７に比べ全体的に平面状にな
っている。これは、図１８〜２０のＳＳＲと図１７のＳ
ＳＲが、線の数の量の大小はあるが、ほぼ同じ形をして
いることと対照的である。

【０１５８】このことは、シミラリティを検出する際、
ウインドウ幅を長くしすぎたために局所的にシミラリテ
ィの高い領域のみ（機能に関する領域）が検出されない
で、シミラリティの高い領域の前後の配列も一緒にシミ
ラリティ部分として検出されたことによる。従って、図
１８〜２０の場合は、ウインドウ幅は大き過ぎる。この
ことからＨＥＷＬのウインドウ幅の最適値は、図１７に
示すように20残基であると認められる。

【０１５９】（ウインドウ幅の一般的な最適値につい
て）一般的には、解析するタンパクに応じてＨＥＷＬで
実施したようにウインドウ幅を種々変化させ、最適のウ
インドウ幅を検出するのが望ましい。しかし、この操作
を解析する各タンパクごとに実施するのは非常に大変で
ある。そこで、ＨＥＷＬで得たウインドウ幅の最適値を
一般的な基準として採用することとした。もし、他のタ
ンパクにウインドウ幅20残基を適用し、あまり好ましく
ない結果が得られたときには、ウインドウ幅を種々変化
させることを考慮するのが好ましい。

【０１６０】(ii)ウインドウのずらし幅の変化に関する
ＳＳＧとＳＳＲの影響ウインドウのずらし幅（Ｎ末からＣ末へのウインドウの
移動幅）の影響を調べる為に、ずらし幅を２残基から10
残基まで変化させたときのＨＥＷＬのＳＳＧとＳＳＲを
図２１〜２４に示した。このときの検索条件は、ウイン
ドウ幅は20残基に固定した。尚、ＳＳＧではしきい値2
0、ＳＳＲではしきい値23とした。

【０１６１】ずらし幅が１で他の検索条件が同一である
図６と、ずらし幅が２残基の図２１を比較すると、図２
１の方がシミラリティ関係の数が若干減少している。こ
のことから、ずらし幅を１残基から２残基に増やせば検
出できないシミラリティも少数存在する。しかし、全体
的なＳＳＲやＳＳＧの傾向はほとんど同一であり、全体
像を掴むためには十分である。

【０１６２】しかしずらし幅が３残基以上になると、図
２２〜２４に示すように、図６と比較してＳＳＧとＳＳ
Ｒの形状はかなり変化する。このことから、解析するタ
ンパクのＳＳＧとＳＳＲの全体的な概要を掴むために
は、ずらし幅は１、２残基までが望ましい。ずらし幅を
１残基から２残基にすると計算時間は半分になる。この
ことから、正確なシミラリティ関係を知りたいときは、
ずらし幅は１残基の方が望ましく、正確さより早さを望
むときは、ずらし幅は２残基にした方がよいと考えられ
る。

【０１６３】

【実施例３】次に、ヒト赤血球グルタチオンレダクター
ゼ（glutathione reductase from human erythrocyte
s：ＧＲ）についての実施例を説明する。

【０１６４】＜１＞ＧＲのＸ線結晶解析より得られた二
次構造情報とＳＳＧの作成条件図２５に、ＧＲのＳＳＧと、ＰＤＢから抽出したＧＲの
二次構造情報をプロットした結果を示した。また、図２
６に実験結果に基づくドメインの境界を示した。

【０１６５】図２６上で各ドメインの境界は、9〜157残
基番号がＦＡＤドメイン、158〜293残基番号がＮＡＤＰ
Ｈドメイン、294〜364残基番号がセントラルドメイン、
365〜478残基番号がインターフェースドメインと報告さ
れている（Krauth-Siegel,R. L., Blatterspiel, R., S
aleh, M., Schiltz, E., Schirmer, R. H., & Untucht-
Grau, R. Eur. J. Biochem. 121, 259-267 (1982)）。

【０１６６】ＳＳＧの作成条件は、ウインドウ幅20残
基、しきい値20、ウインドウのずらし幅１残基である。

【０１６７】＜２＞二次構造情報とＳＳＧ及びドメイン
の区切りとの対応図２５の(251)〜(259)に示したように、ＧＲのＳＳＧに
は大小様々のピーク（山）の谷間が存在する。それらの
中で、最も深い山の谷間は(251)、(253)、(254)、(25
5)、(257)、(259)である。これらの深い谷間は、非常に
希な配列である。実施例２中、＜１＞（３）(i)で説明
したように、非常に希な配列領域のタンパク上の役割と
して、タンパクの触媒活性部位、ドメインの境界の二つ
が考えられる。本実施例では、ドメインの境界との対応
を調査する。

【０１６８】ＧＲの20残基番号付近と150残基番号付近
はβシートを形成している。βシートは、ペプチドが近
接していることを示し、この領域のペプチドがループを
描き、一つの立体的な単位（モチーフ）を形成している
ことを示す。この立体的な単位と(254)の深い谷間はよ
く対応する。また、図２６のＦＡＤドメインの区切り
（157残基番号付近）ともよく対応する。

【０１６９】150〜290残基番号付近の全体にわたってβ
シートが存在し、同様の立体的な一塊を形成している。
この立体的な一塊と(255)の深い谷間はよく対応し、図
２６のＮＡＤＰＨドメインの区切り（293残基番号付
近）ともよく対応する。

【０１７０】305〜330残基番号付近は全体的にβシート
を形成し、立体的な一塊を形成している。また、370〜4
40残基番号付近にも全体的にβシートが存在し、この領
域が立体的に一塊を形成している。(257)の深い谷間
は、305〜330残基番号付近と370〜440残基番号付近の区
切り付近に位置している。またこの(257)の深い谷間
は、図２６のインターフェースドメインの区切り付近
（365残基番号付近）に位置する。

【０１７１】＜３＞ＧＲの正方向と逆方向のシミラリテ
ィの効果図２７には、ＧＲの正方向（実線）と逆方向（一点鎖
線）のＳＳＧを示した。この図は、逆方向のシミラリテ
ィ関係の方が、全体的に正方向のシミラリティ関係より
強く、両方向ＳＳＧは逆方向のシミラリティ関係の影響
をより強く受けることを示している。

【０１７２】図２７の正方向ＳＳＧ及び逆方向ＳＳＧ
は、両方向を積算したＳＳＧと比較すると、図２５、２
６に示した二次構造やドメイン領域とうまく対応しな
い。このことからＧＲの場合には、正逆両方向のシミラ
リティを同時に考慮する方が妥当であるといえる。

【０１７３】

【実施例４】次に、ヒトリゾチーム（human lysozyme：
ＨＵＬ）における実施例を説明し、併せてＨＥＷＬとの
相違について、実験事実と対比しながら説明する。

【０１７４】＜１＞ＨＵＬのＳＳＧ及びＳＳＲ図２８にＨＵＬのＳＳＧとＰＤＢから抽出した二次構造
情報をプロットした。計算条件は、実施例１の図４と同
様で、ウインドウ幅20残基、しきい値20、ウインドウの
ずらし幅１残基である。

【０１７５】ＨＵＬのＳＳＧとＳＳＲを図２９に示し
た。また、しきい値を変化させたＨＵＬのＳＳＲを図３
０〜図３３まで示した。

【０１７６】＜２＞しきい値の変化に伴うＳＳＲの変化
に基づいたＨＵＬのフォールディング順序予測及び一筆
書きについてしきい値の高い図３３から、最初のフォールディングの
核は110残基番号付近と予想される（しきい値40）。次
に、図３２に示すようにしきい値を30まで下げると、70
残基番号付近と105残基番号付近に逆方向のシミラリテ
ィ関係が形成される（中心点は存在しないが、フォール
ディングの核に類似し、立体的な一塊を形成すると予想
される）。また、30〜55残基番号付近にも正逆両方のフ
ォールディングの核が形成されるが、まだ孤立してお
り、他の領域との連絡はない。

【０１７７】さらにしきい値を27まで下げると、図３１
に示すように、(312)、(316)の正逆両方向のシミラリテ
ィ関係が生成し、(313)領域（最初のフォールディング
の核）に連結され、フォールディングの基本形が完了す
ると共に一筆書きも完了する。

【０１７８】＜３＞ＳＳＧ、ＳＳＲにおける、ＨＵＬの
正方向、逆方向及び正逆両方向のシミラリティ関係の必
要性について図３４は、図２８と同様の条件（ウインドウ幅20残基，
ウインドウのずらし幅１残基、しきい値20）で作成した
ＳＳＧであり、正方向（実線）、逆方向（一点鎖線）の
みのＳＳＧを示したものである。

【０１７９】図３４の正方向、逆方向のＳＳＧのピーク
の形状は、20〜60残基番号ではほぼ同一である。一方、
65〜90残基番号では、ほとんど逆方向のシミラリティ関
係のみが存在する。また、100〜129残基番号では、逆方
向のシミラリティ関係の方が多く存在する。

【０１８０】以上の結果からＨＵＬの場合、逆方向のシ
ミラリティ関係の方がより多く存在している。しかし、
＜２＞で述べたＨＵＬの一筆書きのスキームを完成させ
るためには、正逆両方向のシミラリティが必須であり、
ＨＵＬの場合も両方向のシミラリティを考慮する必要が
あると考えられる。

【０１８１】＜４＞ＨＵＬとＨＥＷＬのＳＳＧ及びＳＳ
Ｒの相違ＨＵＬとＨＥＷＬの立体構造はほぼ同一であることがＸ
線結晶解析により知られている。もしも、ＳＳＧ及びＳ
ＳＲがタンパクの立体構造のみを反映するなら、両タン
パクのＳＳＧ及びＳＳＲは似た形状になるはずである。
しかし、図６、図２９に示したように、両者のＳＳＧの
形状はかなり異なり、また内部のシミラリティ関係（Ｓ
ＳＲ）もかなり異なる結果となっている。このことは、
ＳＳＧ及びＳＳＲが立体構造に関する情報以外の情報を
含むことを示唆している。

【０１８２】＜５＞ＨＵＬとＨＥＷＬのＳＳＲの相違
（一筆書き）から得られる知見＜２＞で述べたように、しきい値の変化に伴うＳＳＲの
変化（一筆書きできる形への変化）とフォールディング
の順序とは関連性が考えられるので、ＨＵＬとＨＥＷＬ
の一筆書きについて次に比較する。

【０１８３】一筆書きの可能なＳＳＲは、ＨＥＷＬでは
図７であり、ＨＵＬでは図３１である。ＨＥＷＬの一筆
書きのスキームは、実施例２＜２＞（２）（ハ）で説明
した通りである。ＨＵＬについて、以下に説明する。

【０１８４】図３１において、(311)領域は(312)の部分
でまとめられ、(313)に連結される。(313)は(314)領域
に組み込まれる。(314)領域には、非常に強い逆配列と
のシミラリティ関係（核の形成）が存在しており、(31
5)領域、(316)領域に関連づけられる。(316)領域は、(3
12)でまとめられ、ＨＵＬの一筆書きが完了する。

【０１８５】ＨＥＷＬの一筆書き（図７）とＨＵＬの一
筆書き（図３１）の大きな相違点は、1〜60残基番号付
近のシミラリティ関係にある。すなわち、図７では、(7
4)領域（20残基番号付近）に強い逆方向とのシミラリテ
ィ関係が存在し、この領域が110残基番号付近とを連結
する要になっている。一方、図３１のＨＵＬの一筆書き
は、図７の(74)領域のような要は存在せず、30〜40残基
番号付近の(316),(312)領域がその役割を果たしてい
る。

【０１８６】さらにＨＵＬのフォールディングの基本形
（一筆書き）がＨＥＷＬと大きく異なる点は、図３１に
おいてＨＵＬのＳＳＲに入れ子（(316)、(312)、(313)
で形成される輪と(313)、(314)、(315)で形成されるも
う一つの輪）ができる点である。このＳＳＲの入れ子
は、(313)、(314)領域を要とし、二つのＳＳＲの輪を結
び付けている。また、この二つのＳＳＲの輪は、(31
3)、(314)領域の要を中心に大きく揺れる可能性がある
ため（(311)と(315)領域の関連性が薄いため）、S3のＳ
Ｓ結合の重要性が示唆される。

【０１８７】＜６＞ＨＵＬとＨＥＷＬのＳＳＲの一筆書
きの相違から導かれるフォールディング（折り畳み）様
式の差ＨＵＬとＨＥＷＬのフォールディング様式について、こ
れらのＳＳＲにおける一筆書きの相違から、以下の推測
が可能である。

【０１８８】ＨＥＷＬ（図７）では20残基番号付近に核
が存在し、二つのα−ヘリックスが一つにまとめられ一
つの立体構造的単位として(75)、(76)領域と関連づけら
れるので、S1及びS2の二つのＳＳ結合が形成され易いと
推測される。

【０１８９】一方、ＨＵＬの場合（図３１）には、20残
基番号付近に核がなく、25〜35残基番号のα−ヘリック
スは、逆方向のシミラリティ関係より110〜116残基番号
のα−ヘリックスのみと関連づけられている。このた
め、5〜14残基番号のα−ヘリックスは図３１における
一筆書きの外に取り残されており、フォールディングが
完成される際に取り残され易いと推測される。このこと
は、S1のＳＳ結合の形成されにくさを物語っている。逆
にS1のＳＳ結合が生じなければ、取り残されたα−ヘリ
ックスは所定の位置につけず立体構造は完成しないもの
と推定される。

【０１９０】ＨＵＬにおける、25〜35残基番号のα−ヘ
リックスと、110〜116残基番号のα−ヘリックスとの相
互作用の可能性を調べるために、ＨＵＬの三次元立体構
造図（図３５）上に、これらの領域の位置を示した。こ
の図からわかるように、両領域のα−ヘリックスは近接
しており、相互作用して安定化している可能性が高いと
推定される。

【０１９１】＜７＞ＨＵＬとＨＥＷＬのＳＳＧ及びＳＳ
Ｒから得られる知見と、両タンパクに関する実験事実と
の対比ＨＵＬとＨＥＷＬに存在する各種ＳＳ結合の役割は、部
位特異的変異タンパクを用いたリフォールディング実験
により詳しく研究されている。これらの結果とＳＳＧ及
びＳＳＲの相違から得られる知見を対比させた例を以下
に示す。

【０１９２】（１）ＨＵＬでは酵母分泌系（in vivo）
においてC6/128A（6、128残基番号のシステインを共に
アラニンへ変更した変異体）は、正常にフォールディン
グされないため、分泌もされず活性も示されない。

【０１９３】一方、ＨＥＷＬは、in vitro系においてC
6、C128を共にカルボキシメチル化しても正常に折り畳
まれ活性を発現する。この実験事実は、in vivoとin vi
troといった系の違いに起因する可能性があると報告さ
れている（Taniyama, Y., Yamamoto, Y., Nakao, M., K
ikuchi, M.,Ikehara, M., Biochem. Biophys. Res. Com
mun., 152, 962-967 (1988)）。

【０１９４】これらの実験事実は、＜６＞で述べたＨＵ
ＬとＨＥＷＬの20残基番号付近の核の有無の差により、
理論的に説明することができる。すなわち、ＨＥＷＬで
は、20残基番号付近に核があるので、二つのα−ヘリッ
クスは相互作用して一定の配向を保つことが可能であ
る。従って、ＨＥＷＬのS1のＳＳ結合は単に立体構造の
補強的な役割を有することに過ぎないことが推定され
る。

【０１９５】一方、ＨＵＬは20残基番号付近に核が存在
しないので、5〜14残基番号のα−ヘリックスは、25〜3
5残基番号のα−ヘリックスと相互作用しないか、した
としても極めて不安定な状態であることが予想される。
そのため、S1のＳＳ結合が存在しないと、5〜14残基番
号のα−ヘリックスは不安定となり、立体構造が完成し
ない（すなわちフォールディングされない）。従って、
ＨＵＬのS1のＳＳ結合は、ＨＥＷＬのＳＳ結合と役割が
異なり、立体構造完成の為には必須の因子であると推定
され、実験事実と一致する。

【０１９６】（２）ＨＥＷＬの方がＨＵＬより早くフォ
ールディングする（Dubois, T., Guillard, R., Prieel
s, J. -P, Perraudin, J. -P, Biochemistry, 21, 6516
-6523 (1982)）。Duboisらは、ＨＵＬはＨＥＷＬより、
より疎水的な表面をもつので、極性溶媒中での再生（リ
フォールディング）に際して、ＨＵＬのポリペプチドは
ＨＥＷＬのそれより自由度がない。そのため、ＨＵＬは
ＨＥＷＬよりゆっくり再生されると推定している。

【０１９７】一方、ＳＳＧ及びＳＳＲによると、ＨＵＬ
の20残基番号付近に核形成力がほとんどない。そのため
に、S1のＳＳ結合形成に手間取り、再生速度が遅れるこ
とが予想され、実験事実と一致する。

【０１９８】（３）ＨＵＬでは、以下の３つの変異体 C
30/116A(比活性:28%) 、C65/81A(23%)、C77/95A(94%)は
活性を示す（正しくフォールディングしている）。

【０１９９】これに対し、以下の４つの変異体 C6/128
A、(C6/128A, C77/95A)、(C30/116A,C65/81A, C77/95
A)、(C6/128A, C30/116A, C65/81A, C77/95A)には活性
がない（Taniyama, Y., Yamamoto, Y., Nakao, M., Kik
uchi, M., Ikehara, M., Biochem. Biophys. Res. Comm
un., 152, 962-967 (1988)）。

【０２００】一方、ＳＳＧ及びＳＳＲから得られる知見
は以下の通りである。図３１からS2のＳＳ結合は、25〜
55残基番号の領域（(316)、(312)、(311)）と65〜120残
基番号の領域（(315)、(314)、(313)）の両端付近に位
置する。このため、この領域は一筆書きの内部に含ま
れ、＜２＞で予測したフォールディングの道筋に含まれ
ることが推定される。従って、S2のＳＳ結合は、この結
合がなくても類似の構造がフォールディング核の形成に
より生成すると予測される。すなわち、S2のＳＳ結合の
役割は、フォールディング後の構造維持のための補強材
であり、この補強材がなくても類似な構造が形成され、
活性が発現することが予想される。従って、S2の存在し
ない変異体C30/116Aにも活性は発現することが予測され
る。

【０２０１】同様に、S4の存在しない変異体C77/95Aも
(315)、(314)、(313)で形成されるフォールディング核
の内部に存在することから、その役割は構造維持の為の
補強材と推定され、活性は発現することが予測される。

【０２０２】また、S3の存在しない変異体C65/81Aも、
二つのフォールディング核（(316)、(312)、(311)領域
と(315)、(314)、(313)領域）内部に存在することか
ら、その役割は構造維持のための補強材であると推定さ
れ、活性は発現することが予測される。

【０２０３】一方、前記の活性の無い４つの変異体の内
３つに共通するのは、変異体にS1が存在しない変異（C6
/128A）が含まれると活性が消失する点である。（１）
で指摘したように、ＨＵＬのS1のＳＳ結合は、立体構造
完成のためには必須の因子であると推定される。従っ
て、このS1の無い三つの変異体の活性が消失するのはＳ
ＳＲから得られる知見とよく対応する。

【０２０４】これに対し、変異体（C30/116A, C65/81A,
C77/95A）は、S1のＳＳ結合を形成しうる能力を有する
にもかかわらず活性が消失している。ＳＳＲ（図３１）
からは、25〜55残基番号の領域（(316)、(312)、(31
1)）と65〜120残基番号の領域（(315)、(314)、(313)）
がフォールディングし、1〜25残基番号の領域はS1のＳ
Ｓ結合で連結するというスキームが推測され、活性が発
現する可能性が示唆され、前記事実と対応しない。考え
られる可能性としては、S1のＳＳ結合を形成する前提条
件として、他のＳＳ結合（S2、S3、S4のどれかは不明）
を必要とするということである。そうだとすると、変異
体（C30/116A, C65/81A, C77/95A）は、前提条件として
のＳＳ結合がないためにフォールディングできず、活性
が消失していると説明される。

【０２０５】（４）還元したＨＥＷＬに含まれる８個の
Cys残基の内、１個だけを修飾保護した８種類の変異体
について再酸化を行った結果、全て活性を有するタンパ
クに巻き戻った（Acharya, A. S. and Taniuchi, H., M
ol. Cell. Biochem. 44, 129-148 (1982)）。この結果
から、フォールディングの過程で特定のＳＳ結合が決定
的な役割を果たしているという可能性は否定された。Ｈ
ＥＷＬの４個のＳＳ結合中のどれ一つとして残りの３個
が正しい結合であるための必須のものとはなっていな
い。

【０２０６】一方、ＳＳＧ及びＳＳＲからは、以下のよ
うに説明される。ＨＥＷＬ（図７）では20残基番号付近
に核が存在し、２つのα−ヘリックスが１つにまとめら
れ、１つの立体構造的単位として(75)、(76)領域と関連
づけられる。このため、S1及びS2の２つのＳＳ結合がな
くても正常なフォールディングが起こることが予測さ
れ、S1とS2はその補強材の役割をしていることが推定さ
れる。

【０２０７】また、(77)、(78)、(76)領域の逆配列の強
いシミラリティ関係（核）が存在するため、S3、S4の２
つのＳＳ結合がなくても正常なフォールディングが起こ
ると予測され、S3とS4はその補強材の役割をしているこ
とが推定される。

【０２０８】このように、S1〜S4の４つのＳＳ結合領域
付近には、フォールディングの核が存在するため、特定
のＳＳ結合がなくてもフォールディングが起こると推測
される。

【０２０９】（５）ＨＵＬのC81Aは、活性のあるタンパ
クとして多量に分泌され、ＳＳ結合の相手であるC65Aの
場合は分泌もされず、活性も示さなかった。この事実
は、ＳＳ結合を形成する２つのCys残基の役割が異なる
ことを示す。

【０２１０】C81Aの場合は、Cys-6/Cys-128, Cys-30/Cy
s-116の２つの天然型のＳＳ結合と、天然には存在しな
いＳＳ結合（Cys-65/Cys-77）及び遊離のCys-95が確認
されたが、天然型のCys-77とCys-95の間にはＳＳ結合は
確認されなかった（Taniyama, Y., Yamamoto, Y., Naka
o, M., Kikuchi, M., Ikehara, M., Biochem. Biophys.
Res. Commun., 152, 962-967 (1988)）。

【０２１１】一方、ＳＳＧ及びＳＳＲからは以下の推察
が可能である。図３１によれば、79残基番号に強力な核
が存在する。この部分が折れ畳まれたとき、残基番号79
はCys-77とCys-81の中心にあるため、Cys-77とCys-81は
空間的に近い位置に存在することが予想される。また、
79残基番号はS3とS4のＳＳ結合の真ん中（要）であるこ
とからも、Cys-77とCys-81は空間的に近い位置に存在す
ることが示唆される。

【０２１２】また、天然型のCys-65/Cys-81のＳＳ結合
(S3)は、＜５＞で述べたように大きな２つの塊（20〜60
残基番号付近、68〜125残基番号付近）を内側から結び
付ける非常に重要な結合であると考えられる。このこと
から、活性のあるタンパクとして分泌されるためには、
Cys-65は空間的に近い位置にあるCys-77かCys-81と必ず
ＳＳ結合を作る必要があると推定される。このCys-65を
Alaに変えた変異体(C65A)は、大きな２つの塊を連結す
る能力を失うこととなり、活性が消失した事実とよく対
応する。

【０２１３】68〜125残基番号付近の大きな塊（(315)、
(314)、(313)）は、かなり強力な核を形成しているの
で、Cys-77とCys-95の間のＳＳ結合(S4)は活性発現に必
須ではないと思われる。このためにCys-95が遊離し、Cy
s-65とCys-77の間にＳＳ結合を生成した変異体がとれた
ものと推定される。

【０２１４】

【実施例５】次に、バクテリオファージＴ４リゾチーム
（bacteriopharge T4 lysozyme：Ｔ４Ｌ）についての実
施例を説明する。

【０２１５】＜１＞Ｔ４ＬのＳＳＧの作成条件としきい
値を変化させたＳＳＲについて図３６に、Ｔ４ＬのＳＳＧとＰＤＢから抽出した二次構
造情報を示した。検索条件は、ウインドウ幅20残基、し
きい値20、ウインドウのずらし幅１残基である。

【０２１６】また、図３７にＳＳＲをＳＳＧと共に示し
た。さらに、しきい値を変化させたＳＳＲを図３８、図
３９に示した。

【０２１７】＜２＞しきい値の変化に伴うＳＳＲの変化
に基づいたＴ４Ｌのフォールディング順序予測及び一筆
書きについてＴ４Ｌにおいても、ＨＥＷＬやＨＵＬと同様にＳＳＲ上
で一筆書きが可能である（図３８）。４つのフォールデ
ィング核を含む(381)領域は、(384)でまとめられ、(38
5)領域に連結される。(385)領域は、(383)領域に連結
し、(386)でまとめられる。(386)は(387)に関連づけら
れ、一筆書きは終了する。

【０２１８】一方、フォールディングの順序予測は、し
きい値が30のときのＳＳＲ（図３９）を用いて行った。
図３９から、図３８の(381)領域に含まれる４つの核
と、130〜140残基番号付近に存在する核が、最初のフォ
ールディング開始領域であると予測される。その後、図
３８に示すようにこれらの核を連結するようなシミラリ
ティ関係が後から追加形成される。

【０２１９】＜３＞Ｔ４ＬのＳＳＲと立体構造情報との
対応Ｔ４Ｌは、大腸菌に感染するファージが産生する酵素
で、他のリゾチームと非常に異なる三次元構造をしてお
り、またＳＳＧやＳＳＲもＨＥＷＬとＨＵＬのものと非
常に異なる。

【０２２０】図３８のＴ４ＬのＳＳＲによれば、1〜60
残基番号までの間に極めて特徴的な４つの核（中心点：
11、21、39、54残基番号）が存在している。この核はＴ
４Ｌの三次元構造中の特徴的な最初の壁によく対応して
いる。その様子を図４０に示した。

【０２２１】図３９の４つの核の位置と図４０の立体構
造上の位置を見比べれば、特徴的な最初の壁の形成の様
子を以下のような二次構造の組み合わせとして核と対応
づけすることができる。

【０２２２】図３９の(391)の核は、α−ヘリックスと
βシートをつなぐほぼ中心に位置している。また(392)
の核は、βシートとβシートをつなぐターン部分に位置
している。さらに(393)の核は、βシートとα−ヘリッ
クスをつなぐ領域に位置している。最後の(394)の核は
α−ヘリックスとβシートをつなぐターン部分に位置し
ている。以上のように、いずれの核も二次構造（α−ヘ
リックスとβシート）を適切な配置にするための位置に
存在し、各々の核の重要性を示唆している。

【０２２３】また、Ｔ４ＬにはＳＳ結合は存在しない。
図３８を見ると、各領域に強力な核（(381)領域には４
つの核、(383)領域には２つの核）が存在するため、Ｓ
Ｓ結合のサポートなしでも十分折り畳み可能であること
が推定される。

【０２２４】さらに、図３８のＳＳＲにおける一筆書き
上の特徴として、(382)領域が要となり、(381)領域と(3
83)領域を連結する「∞」形状をしていることがあげら
れる。

【０２２５】この∞形状と、(381)、(383)領域に多数の
核が存在することから、(382)領域が要となり、(381)領
域と(383)領域は、１つの立体的な単位（構造ドメイ
ン）になる可能性が考えられる。このとき(382)領域
は、(381)領域と(383)領域を連結する橋渡し的な役割を
することが予想される。

【０２２６】この予想と立体構造上との対応は、Ｔ４Ｌ
の三次元構造図上に、(a)（1〜70残基番号）、(b)（71
〜84残基番号）、(c)（85〜164残基番号）領域をプロッ
トすることで、その正当性を確認することができる（図
４１、４２）。図４１、４２は、違う角度から(a)、
(b)、(c)領域に対応する立体構造上の位置を示したもの
であり、正当性を確認しやすくしている。

【０２２７】＜４＞一筆書きの形状によるタンパクのフ
ォールディングパターン予測の可能性Ｔ４Ｌの∞形状やＨＵＬの入れ子（実施例４＜５＞参
照）等の特徴的な一筆書きの形状は、タンパクのフォー
ルディングの一般的なパターンとなりうる可能性を秘め
ている。さらに他のタンパクにおいて、これらの特徴的
な一筆書きの形状をデータベース化すれば、タンパクの
フォールディングパターンを予測できる可能性がある。

【０２２８】

【実施例６】続いて、ウシ膵臓トリプシンインヒビター
（bovine pancreatic tripsin inhibitor：ＢＰＴＩ）
について、フォールディングの速度論的研究結果と対比
して説明する。

【０２２９】＜１＞ＢＰＴＩのしきい値を変化させたＳ
ＳＲとＳＳＧの作成条件についてＢＰＴＩのＳＳＲを、しきい値の高い順に図４３〜４８
に示した。図４８には、ＳＳＧも同時に示した。しきい
値以外の検索条件は、ウインドウ幅20残基、ウインドウ
のずらし幅１残基である。＜２＞ＢＰＴＩに関するフォールディングの速度論的研
究結果ＢＰＴＩは、折れ畳みの研究が速度論的に詳しくなされ
ている（T. E. Creighton, Prog. Biophys. Mol. Bio
l., 33, 231(1978)、D. P. Goldenberg, T. E. Creight
on, Biopolymers., 24, 167 (1985)、T. E. Creighton,
D. P. Goldenberg, J. Mol. Biol., 179, 497 (198
4)）。

【０２３０】ＢＰＴＩの正しいＳＳ結合は、図４３に示
すように５番目のCys残基と55番目のCys残基がＳＳ結合
したことを表すC30/C51(S1)を始めとして、C14/C38(S
2)、C30/C51(S3)の３個から形成されている。以上３個
のＳＳ結合が同時に存在することを、(C30/C51+C5/C55+
C14/C38)という表記で以下示す。ＢＰＴＩに関するフォ
ールディングの速度論的研究結果の概要を以下に記す。

【０２３１】（ステップ１）ＢＰＴＩにおいて、最初に
ＳＳ結合をするのはC30/C51(60%)、C30/C5(30%)の２種
類であり、他の可能な13種類のＳＳ結合はほとんど形成
されない（Cys残基が６個あるので、ＳＳ結合の可能な
組み合わせは6X5/2=15）。

【０２３２】この２種類のＳＳ結合中次のステップに進
むのは、C30/C51のみである。

【０２３３】（ステップ２）C30/C51の次に形成される
ＳＳ結合は、誤ったＳＳ結合を含む２種類の組み合わせ
(C30/C51+C5/C14とC30/C51+C5/C38)である。このとき、
同時に正しいＳＳ結合の組み合わせも形成される(C30/C
51+C14/C38)が、この正しい組合せは、次のステップに
は進行できない。

【０２３４】先の誤ったＳＳ結合を含む２つの組み合わ
せのみが次のステップに進むことができる。

【０２３５】（ステップ３）そして、先の２つの誤った
ＳＳ結合であるC5/C14とC5/C38は切断され、C30/C51+C5
/C55の正しいＳＳ結合を有する中間体がゆっくりと形成
される。その後、最終的に正しい３つのＳＳ結合(C30/C
51+C5/C55+C14/C38)が素早く形成されると報告されてい
る。

【０２３６】また、30番目のCys残基と51番目のCys残基
がＳＨ基を有する安定な中間体状態C5/C55+C14/C38の存
在も報告されている。これは、30番目のCys残基と51番
目のCys残基が分子内部に埋もれているため、ＳＳ結合
形成反応が止まってしまった分子種と考えられている。
また、立体構造形成という観点からは、ほぼ完成した分
子と考えられている。

【０２３７】＜３＞ＢＰＴＩのＳＳＲとフォールディン
グの速度論的研究結果との対応図４３には、非常にシミラリティの強い場合（しきい値
42）のＳＳＲを示している。実施例２中＜２＞（２）
（ニ）の考察から、図43中の34残基番号を中心にした強
い逆配列とのシミラリティ関係は、フォールディングの
最初の核になる可能性がある。この領域は、ＢＰＴＩの
立体構造から特定された二次構造と対比するとC14/C38
とC30/C51の丁度中間に位置しており、ＳＳ結合を形成
する際の、極めて重要な領域とよく一致している。

【０２３８】図４９に、34残基番号を核にした場合のＳ
Ｓ結合の可能なパターンを示した。（Ａ）、（Ｂ）のａ
とａ’で示したように30〜34と34〜38残基番号は逆方向
に非常に類似な配列である。すなわち、類似の機能（立
体構造上）が逆向きに配向していると考えることが可能
である。また、この逆向きの類似な配列領域は、非常に
保存が高く、またフォールディングの核を形成すると予
想されることから立体的に剛直であり、コンフォメーシ
ョン的な自由度が極めて低い領域であることが予想され
る。従って、この両端のCys残基（30、38残基番号）は
ＳＳ結合しにくいことが予想される。

【０２３９】ＢＰＴＩの最初のフォールディング核は34
残基番号で、30〜38残基番号領域にその核全体が位置す
る。Cys30の一つ前のCys残基はCys14であり、またCys38
の一つ後のCys残基はCys51であることから、最初のフォ
ールディング核を固定するＳＳ結合は、14と38残基番号
間と30と51残基番号間のＳＳ結合の生成が予想される。
（このときの仮定として、より遠い距離のCys5,Cys55は
確率の問題でＳＳ結合ができにくいと仮定している。但
し、全くＳＳ結合が形成されないときは考えにくい。こ
の仮定は、以後のＢＰＴＩのフォールディング予測全体
について通じて共通する仮定とする）

【０２４０】次に、図４４にはしきい値40のＳＳＲを示
した。図４３でのしきい値42から、しきい値を２つ下げ
れば、22残基番号付近に新たなフォールディング核が形
成されつつある様子を観察できる。さらに、しきい値を
37まで下げた場合のＳＳＲを図４５に示した。このと
き、２番目に強い逆配列とのシミラリティ関係が22残基
番号を中心に新たに生成することが観察される。

【０２４１】この２番目に強い逆配列とのシミラリティ
関係について、最初の核（30〜38残基番号の領域）と同
様にＳＳ結合の可能なパターンを図５０に示した。この
ときは、図４９に示した34残基番号を中心とした核形成
が起こらないと仮定した。最初の核の場合と同様にｂと
ｂ’領域に立体的に剛直な部分が形成された場合を想定
すれば、C5/C30とC14/C38の２つのＳＳ結合の組み合わ
せが考えられる。

【０２４２】実際には、図５１に示すように図４９、５
０に示した状態が連続して生じる場合を考慮する必要が
ある。図５１（Ａ）に示すように、14〜22(b),22〜30
(b'),30〜34(a),34〜38(a')残基番号の四つの領域がCys
30残基番号を境にして互いに向き合うような状況が生じ
ると考えることができる（図４５のＳＳＲを見れば、２
つの逆配列が30残基番号を境に連続している様子がよく
理解される）。

【０２４３】このような状況になると、図５１（Ｂ）
（Ｃ）に示すように30番目のCys残基がＳＳ結合できる
相手は、５番目のCys残基か51番目のCys残基のどちらか
となる。何故なら、ａとａ’が一つの立体的に剛直な領
域を形成し、ｂとｂ’が同様に一つの立体的に剛直な領
域を形成するため、Cys14残基番号の一つ前の５番目のC
ys残基か、Cys38残基番号の一つ後ろの51番目のCys残基
とＳＳ結合する可能性は高いと推定される。

【０２４４】ここで、30番目のCys残基がまず最初にＳ
Ｓ結合生成に関与すると考える理由は、２つのフォール
ディング核の共通の要になっており、どちらのフォール
ディングの核を固定するにも30番目のCys残基が必要と
なるためである。また、フォールディングは核を中心に
その周囲で成長することが考えられ、このことからも二
つの核の中心に位置する30番目のCys残基は最初のＳＳ
結合生成に関与すると推定される。

【０２４５】このとき、図５１（Ｄ）に示したように14
番目のCys残基と38番目のCys残基とＳＳ結合する可能性
も存在する。しかし、このC14/C38のＳＳ結合が生成す
ると、二つのフォールディング核領域を同時に固定する
ことになり、コンフォーメーション的にかなり制約を受
け、以後のフォールディングの成長を停止するものと考
えられる。この推定の妥当性は、30番目のCys残基と51
番目のCys残基がＳＨ基を有する安定な中間体状態C5/C5
5+C14/C38の存在が報告されていることで確認すること
ができる。また、30番目のCys残基と51番目のCys残基が
分子内部に埋もれているため、ＳＳ結合形成反応が止ま
ってしまった分子種と考えられていることもＳＳＲから
の知見と一致する。

【０２４６】さらに相対的なＳＳ結合のし易さに関して
は、30〜38残基番号の核形成力が14〜30残基番号の核形
成力より高いことから、C30/C51の方が高いものと思わ
れる。以上の推定に対し、実験結果においても第一段階
のＳＳ結合をするのはC30/C51(60%)、C30/C5(30%)の２
種類であり、他の可能な１３種類のＳＳ結合はほとんど
形成されないという事実とよく符合する。この過程は、
実験事実の（ステップ１）と対応する。

【０２４７】＜４＞ＢＰＴＩのＳＳＲの一筆書きとフォ
ールディング核のしきい値による変化図４５に示すようにＢＰＴＩのＳＳＲについても一筆書
きが可能である。但し、この一筆書きは、ＨＵＬの場合
と類似しており、両端（1〜10残基番号領域と40〜58残
基番号領域）が一筆書き部分に連結していない。

【０２４８】図４５におけるＢＰＴＩの一筆書きは、(4
51)の最初のフォールディング核形成後、(452)の正方向
のシミラリティ関係により、(453）に連結される。(45
3)は、(454)の２番目のフォールディング核に連結され
て、一筆書きは完了する。

【０２４９】しきい値を下げて30にすると（図４６）、
先程の一筆書きの完成がさらに進み、それ以外に新たに
５残基番号と53残基番号にフォールディング核が出現す
る。さらに、しきい値を25に下げると（図４７）、５残
基番号と53残基番号を中心にしたフォールディング核の
成長が見られる。また、このとき一筆書き領域と５残基
番号を中心にしたフォールディング核との関連付けも見
られる。さらに、しきい値を20に下げると（図４８）、
53残基番号を中心にしたフォールディング核との関連付
けが見られ、ＢＰＴＩの全領域が連結される。

【０２５０】ここで、新たに出現した５残基番号と53残
基番号のフォールディング核は、最初と２番目のフォー
ルディング核と対比して、保存の程度が低く、また両者
共α−ヘリックスのほぼ中心に位置している。このこと
から、同じフォールディング核でも、そのフォールディ
ングに対する重要性の違いや、二次構造の生成のし易さ
（α−ヘリックスの方が、より低い保存の程度でもその
形状を維持可能と推定される）により、異なったしきい
値のＳＳＲで検出可能であることが明らかである。

【０２５１】

【実施例７】ＨＥＷＬとＨＵＬのＳＳ結合に関する考察ＨＥＷＬとＨＵＬのＳＳ結合についてもＢＰＴＩと同様
の関係が観察された。ＨＥＷＬは図５２（Ａ）に、ＨＵ
Ｌは（Ｂ）に示した。ＨＥＷＬについては、図７のしき
い値25のＳＳＲにおいてその関係を観察することが可能
である。すなわち、78残基番号に対称中心を有する逆方
向のシミラリティ関係が存在する。また、同様にＨＵＬ
についても図３１に示すように79残基番号に対称中心を
有する逆方向のシミラリティ関係が存在する。

【０２５２】これらの領域がフォールディング核とな
り、ＨＥＷＬとＨＵＬのS3とS4のＳＳ結合を生成すると
推定される（S3とS4のＳＳ結合の組み合わせになる理由
については、実施例６参照）。

【０２５３】

【実施例８】ＳＳＲとＳＥＬＦシミラリティマトリック
ス（ＳＳＭ）＜１＞ＳＳＭの計算条件と表示法図５３に、ＨＥＷＬのＳＳＭを示した。図５３（Ａ）は
しきい値20、（Ｂ）はしきい値25のときのＳＳＭであ
る。しきい値以外の計算条件は、ウインドウ幅20残基、
ウインドウのずらし幅１残基である。

【０２５４】図５３のシミラリティ関係の表示法は、通
常よく用いられるシミラリティマトリックスと同一の形
態であるが、異なる点は同一画面上に逆配列とのシミラ
リティ関係を記入した点である。図５３（Ａ）の右上が
りの対角線は、解析するタンパク自身の完全一致部分を
表す。

【０２５５】＜２＞ＳＳＭとＳＳＲとの対応図５３（Ｂ）のＳＳＭと図７のＳＳＲは全く同じ情報を
違う形式で表示させたものである。図７の(74)の領域
は、図５３（Ｂ）では(531)に対応し、同様に図７の(7
6)は(532)に対応する。

【０２５６】ここで、図５３（Ｂ）の(531)と(532)に示
したように、逆配列とのシミラリティ関係は対角線に対
して垂直な右下がりの線となる。正方向のシミラリティ
は、図７の(72)と(73)に対応する領域は、図５３（Ｂ）
では(533)に対応する。このように、正方向のシミラリ
ティは対角線に対して平行な右上がりの線となる。

【０２５７】＜３＞ＳＳＭとのＳＳＲの相違とそれぞれ
の表示法の特徴図７で見られた一筆書きの形は、図５３のＳＳＭでは確
認不可能である。このことから、シミラリティの全体の
関係を把握するためには、ＳＳＲの方が優れていると思
われる。但し、下記＜４＞に示すようにＸ線結晶解析の
結果と正逆両方向のシミラリティ関係を対比するために
は、ＳＳＭの方が都合がよい。

【０２５８】＜４＞ＳＳＭとＸ線結晶解析の結果の同時
表示図５４（Ａ）、（Ｂ）に、図５３と同一のＳＳＭと同時
に、対角線の下半分にＨＥＷＬの各アミノ酸残基のα−
炭素間の距離が１３オングストローム以内の残基をドッ
トで表したドットマトリックスを同時に表示した。この
図５４のように、ＳＳＭとＸ線結晶解析の結果を同時表
示することにより、正逆両方向のシミラリティ関係と三
次元構造とを直接比較することが可能となる。

【０２５９】

【実施例９】核点ライブラリー＜１＞核点ライブラリーの意義図３８に示したＴ４ＬのＳＳＲに見られるように、(38
1)の領域に非常に高い逆配列とのシミラリティ関係が観
察される。この逆配列群は、図４０に示すように二次構
造間（α−ヘリックス〜βシート、βシート〜βシート
等）をつなぐターン部分に相当する。このターン部分の
配列（核点領域）がＴ４Ｌに固有な配列群なのか、それ
とも他のタンパクでも同様な形で機能を果たしているの
かを調査するために、図５５に示すような核点ライブラ
リーを作成した。また、ＨＥＷＬやＨＵＬについても同
様の領域について登録可能であり、その例を示した。な
お、核点ライブラリーに登録する核点領域は、その核点
（核点領域の中心点）の前後の５〜６残基を含めて登録
した。

【０２６０】＜２＞核点ライブラリーＴ４Ｌを例にとって、核点ライブラリーのフォーマット
について説明する（図５５（Ａ））。１行目は、核点
（中心点）の存在する残基番号を示し（コメント行）、
２行目のT41と11は抜き出した配列の名前とその配列長
を示す。３行目には、核点を真ん中に含むシミラリティ
の高い部分配列を示し、配列の終了は１を最後につける
ことで示している。

【０２６１】＜３＞核点ライブラリーの活用例図５５に示した核点ライブラリー中の（Ａ）のT41に対
して、ＰＤＢに登録されているタンパクとのシミラリテ
ィ検索を実施した。その結果、T41と類似性が高く、し
かも類似性を示した配列領域が、T41と同一の環境にあ
る（二次構造の間：βシート〜βシート）配列を含むタ
ンパクである乳酸脱水素酵素（apo-L-lactate dehydrog
enase：1LDB）を見いだすことができた。T41と1LDBの類
似な配列部分のホモロジースコア(DISTANCE)は35で、図
５５（Ｅ）にシミラリティの対応部分を示した。

【０２６２】T41の配列中の真ん中のTは核点であり、こ
の残基の前後にβシートが存在する。T41とシミラリテ
ィ対応する1LDBの真ん中は星印で示すようにRである
が、その前後の配列がよく保存されていることがわか
る。

【０２６３】図５６に、1LDBのＳＳＧとＳＳＲを同時に
示した。作成条件は、ウインドウ幅20残基、ウインドウ
のずらし幅１残基である。尚、ＳＳＧではしきい値20、
ＳＳＲではしきい値30とした。

【０２６４】T41の核点に対応する1LDBの核点は、269残
基番号であり図５６中の横軸に矢印で示した。次に図５
５の核点ライブラリー中（Ｄ）のT44とＰＤＢとのシミ
ラリティ検索を実施した結果、T44と類似性が高く、類
似性を示した配列領域が、T44と同一の環境にある（二
次構造の間：αヘリックス〜βシート）配列を含むタン
パクであるrhodanase(1RHD)を見いだした。

【０２６５】T44と1RHDの類似性関係について図５５
（Ｆ）に示した。T44の核点はＮＣＮであり、この前後
にαヘリックス、βシートが存在する。T44とシミラリ
ティ対応する1RHDの真ん中Ｃは星印で示した。アミノ酸
残基の種類がよく保存されていることがわかる。

【０２６６】図５７に、1RHDのＳＳＧとＳＳＲを同時に
示した。作成条件は、ウインドウ幅20残基、ウインドウ
のずらし幅１残基である。尚、ＳＳＧではしきい値20、
ＳＳＲではしきい値30とした。T44の核点に対応する1RH
Dの核点は、245残基番号であり図５７中の横軸に示して
いる。

【０２６７】以上２つの例で、核点ライブラリーの有効
性について示した。実施例では、２つの例を示したのみ
であるが、さらに種々のタンパクについてＳＳＲを計算
し、核点ライブラリーを充実させていけば、二次構造お
よび三次構造予測に強力な手段を提供する可能性は高い
と思われる。

【０２６８】また、本実施例では、T4に存在する核点付
近の領域の普遍性について調べたが、ＰＤＢに含まれる
タンパクのみを検索対象にするという極めて狭い範囲に
おいても類似な配列を含むタンパクを見いだすことがで
きた。このことは、核点付近の配列領域の高い普遍性を
予想させるとともに、ＰＤＢのみに含まれるタンパクの
アミノ酸配列から抽出した核点ライブラリーの有効性も
予想させる結果となっている。

【０２６９】＜４＞タンパク分子内における解析から他
のタンパクへの拡張核点ライブラリーに格納される部分配列は、タンパクそ
れ自身の配列中の閉じた系でシミラリティが高く保存さ
れている領域であった。この領域を他のタンパクとのシ
ミラリティで類似な機能（二次構造等）を推定すること
が可能であるという知見は、配列の並びに普遍的な機能
が存在する可能性を示唆しており、既存の予測法とは全
く異なる新しい予測法を提供するものと期待できる。

【０２７０】

【実施例１０】タンパクの安定化とＳＳＧ、ＳＳＲとの
関係＜１＞タンパクの安定化に関する実験事実とＳＳＧ、Ｓ
ＳＲとの対応Ｔ４Ｌの変異体G77A、A82Pは、いずれも天然のＴ４Ｌよ
り65℃における熱安定性が向上し、その順序はA82P＞G7
7A＞天然型であった（Matthews, B. W., Nicholson,
H., Becktel, W. J., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 8
4, 6663 (1987)）。

【０２７１】一方、図５８、５９にＴ４ＬのＳＳＧとＳ
ＳＲを示した。ＳＳＲの作成条件は、しきい値23、ウイ
ンドウ幅20残基、ウインドウのずらし幅１残基である。
ＳＳＧの作成条件は、しきい値20、ウインドウ幅20残
基、ウインドウのずらし幅１残基である。

【０２７２】図５８は、Ｔ４Ｌのアミノ酸配列をA82Pに
変異させたときのＳＳＧ、ＳＳＲであり、図５９はG77A
に変異させたときのものである。また、Ｔ４Ｌの天然型
のＳＳＧ、ＳＳＲは、図３７に示してある。

【０２７３】しきい値20でのＴ４Ｌのホモロジースコア
の総得点（ＳＨＣ）は8917であり、図５８に示したA82P
変異体では8849であり、図５９に示したG77A変異体では
8795である。このように、しきい値20におけるＳＨＣ
は、天然型が最も高い。これは、天然型では類似な配列
が頻用されている結果であると考えられ、G77A、A82Pの
ように天然型の配列から多少ともずれれば、シミラリテ
ィの検出される配列数が減少し、ＳＨＣも減少したもの
と考えられる。

【０２７４】一方、しきい値23でのＳＨＣを比べたとこ
ろ、A82P変異体は6174、G77A変異体は5475、天然型は54
42であった。このように、しきい値23のときのＳＨＣの
順序と熱安定性の順序は一致する。

【０２７５】しきい値23のときのＳＳＲを、A82P、G77
A、天然型で比較する。図３７の天然型のＳＳＲに比
べ、図５８に示したA82P変異体では、38〜48残基番号付
近と82〜92残基番号付近の正方向のシミラリティ関係の
数が増加しており、その他の配列領域のＳＳＲはほとん
ど同一である。また、図５９に示したG77A変異体は71〜
73残基番号付近と142〜144残基番号付近の正方向のシミ
ラリティ関係の数が若干増加しており、その他の配列領
域のＳＳＲはほとんど同一である。

【０２７６】これらのことから、熱安定性を高める変異
体の必要条件として、ＳＳＲ等から次のものが挙げられ
る。 (i) 変異体のしきい値を上げたとき、ＳＨＣが天然型
のものよりも高くなる。 (ii) 変異体のＳＳＲにおいて、変異に関連する領域の
みのシミラリティ関係が増大し、他の配列領域は影響を
受けない。

【０２７７】

【実施例１１】変異がタンパクに与える影響の推定ＨＥＷＬのW62とW63は、活性中心に疎水的な環境を提供
し、基質との間に水素結合を形成するのに寄与してお
り、W62とW63が、活性中心で重要な働きをすることが知
見として得られている（Kumagai, I., Kojima, S., Tam
aki, E., Miura,K., J. Biochem., 102, 733 (198
7)）。

【０２７８】これらW62、W63を人為的に異なるアミノ酸
残基に置換したとすると、ＳＳＲとＳＳＧ上でどのよう
な影響が現れるかを調べた。その結果を以下に説明す
る。ＨＥＷＬのW62に対応するＨＵＬのアミノ酸残基はY
63である。このことから、WをYに変化させ得ると考え、
ＨＥＷＬのW62をY62に変えた変異体のＳＳＲとＳＳＧを
図６０に示し、W63をY63に変えた変異体のＳＳＲとＳＳ
Ｇを図６１に示した。ＳＳＲの作成条件は、しきい値2
3、ウインドウ幅20残基、ウインドウのずらし幅１残基
である。ＳＳＧの作成条件は、しきい値20、ウインドウ
幅20残基、ウインドウのずらし幅１残基である。一方、
この作成条件での天然型のＨＥＷＬのＳＳＧとＳＳＲは
図６である。

【０２７９】W62Y変異体（図６０）は、50〜65残基番号
領域のシミラリティ関係がほとんど消失し、図２９のＨ
ＵＬの60〜90残基番号付近のＳＳＲとＳＳＧに形状が似
てくる。これに対してW63Y変異体（図６１）は、図６の
ＨＥＷＬの天然型と比べ若干シミラリティ関係の数は減
少するが、ほとんど同一のＳＳＲとＳＳＧの形状を保っ
ているということができる。

【０２８０】このことは、ＨＥＷＬにおけるW62とW63と
の役割が非常に異なることを示している。ＨＥＷＬのW6
2をY62に変化させると、ＨＵＬのＳＳＲとＳＳＧに形状
が似てくることから、W62はＨＥＷＬをＨＵＬと比べて
特徴づける非常に重要な残基だということができる。

【０２８１】以上、ＨＥＷＬの例で人為的変異による影
響を推定したが、他のタンパクにおいてもアミノ酸配列
さえわかれば、簡単にＳＳＲとＳＳＧを作成することが
でき、変異の影響を推定することも可能である。

【０２８２】ＳＳＲとＳＳＧを作成するのに要する計算
時間は僅かであるため、タンパク中の全部のアミノ酸配
列をくまなく変異させ、これらの変異がタンパクに与え
る影響を推定することも可能である。これにより、一次
配列上では、発見できなかった隠れた非常に重要な残基
を検出することも可能になると期待される。

【０２８３】

【発明の効果】本発明の方法により、タンパクの領域が
表面にあるか内部に埋もれているかが推定でき、タンパ
クの機能部位の予測、高次構造の単位（モチーフ、ドメ
イン）の推定が可能となる。また、領域の重要性の序列
を推定することができ、変異の影響、フォールディング
の順序や折曲点、ＳＳ結合の予測を行うことができるな
ど、タンパクの高次構造の解析を、アミノ酸配列から直
接的に、しかも簡便、確実に行うことが可能となる。

【０２８４】また、本発明により、上記解析を自動的に
行う装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ホモロジースコアの算出法を示す図

【図２】本発明の装置の構成の一例を示す図

【図３】フローチャート

【図４】卵白リゾチームのＳＳＧ（しきい値２０）

【図５】卵白リゾチームのＳＳＲ（しきい値２３）

【図６】卵白リゾチームのＳＳＧ（しきい値２０）と
ＳＳＲ（しきい値２３）

【図７】卵白リゾチームのＳＳＲ（しきい値２５）

【図８】卵白リゾチームのＳＳＲ（しきい値２８）

【図９】卵白リゾチームのＳＳＲ（しきい値３３）

【図１０】卵白リゾチームのＳＳＲ（しきい値４０）

【図１１】卵白リゾチームの立体構造とＳＳＧとの対
応を示す図

【図１２】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧと逆方向Ｓ
ＳＧ（しきい値２０）

【図１３】卵白リゾチームの両方向ＳＳＧ（しきい値
２５）

【図１４】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧと逆方向Ｓ
ＳＧ（しきい値２５）

【図１５】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧ（しきい値
２０、ウインドウ幅１０残基）とＳＳＲ（しきい値２
３、ウインドウ幅１０残基）

【図１６】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧ（しきい値
２０、ウインドウ幅１５残基）とＳＳＲ（しきい値２
３、ウインドウ幅１５残基）

【図１７】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧ（しきい値
２０、ウインドウ幅２０残基）とＳＳＲ（しきい値２
３、ウインドウ幅２０残基）

【図１８】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧ（しきい値
２０、ウインドウ幅２５残基）とＳＳＲ（しきい値２
３、ウインドウ幅２５残基）

【図１９】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧ（しきい値
２０、ウインドウ幅３０残基）とＳＳＲ（しきい値２
３、ウインドウ幅３０残基）

【図２０】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧ（しきい値
２０、ウインドウ幅３５残基）とＳＳＲ（しきい値２
３、ウインドウ幅３５残基）

【図２１】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧ（しきい値
２０、ウインドウのずらし幅２残基）とＳＳＲ（しきい
値２３、ウインドウのずらし幅２残基）

【図２２】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧ（しきい値
２０、ウインドウのずらし幅３残基）とＳＳＲ（しきい
値２３、ウインドウのずらし幅３残基）

【図２３】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧ（しきい値
２０、ウインドウのずらし幅５残基）とＳＳＲ（しきい
値２３、ウインドウのずらし幅５残基）

【図２４】卵白リゾチームの正方向ＳＳＧ（しきい値
２０、ウインドウのずらし幅１０残基）とＳＳＲ（しき
い値２３、ウインドウのずらし幅１０残基）

【図２５】ヒトグルタチオン還元酵素のＳＳＧ（しき
い値２０）

【図２６】ヒトグルタチオン還元酵素のＳＳＧと文献
から得られたドメイン領域との対応を示す図

【図２７】ヒトグルタチオン還元酵素の正方向ＳＳＧ
と逆方向ＳＳＧ（しきい値２０）

【図２８】ヒトリゾチームのＳＳＧ（しきい値２０）

【図２９】ヒトリゾチームのＳＳＧ（しきい値２０）
とＳＳＲ（しきい値２３）

【図３０】ヒトリゾチームのＳＳＲ（しきい値２３）

【図３１】ヒトリゾチームのＳＳＲ（しきい値２７）

【図３２】ヒトリゾチームのＳＳＲ（しきい値３０）

【図３３】ヒトリゾチームのＳＳＲ（しきい値４０）

【図３４】ヒトリゾチームの正方向ＳＳＧと逆方向Ｓ
ＳＧ（しきい値２０）

【図３５】ヒトリゾチームの立体構造と推定されるα
−ヘリックス間の相互作用を示す図

【図３６】Ｔ４リゾチームのＳＳＧ（しきい値２０）

【図３７】Ｔ４リゾチームのＳＳＧ（しきい値２０）
とＳＳＲ（しきい値２３）

【図３８】Ｔ４リゾチームのＳＳＲ（しきい値２３）

【図３９】Ｔ４リゾチームのＳＳＲ（しきい値３０）

【図４０】Ｔ４リゾチームの立体構造と１〜６０残基
番号中に検出された４つの核領域との対応

【図４１】Ｔ４リゾチームの立体構造とＳＳＲ上の一
筆書きとの対応を示す図

【図４２】Ｔ４リゾチームの立体構造とＳＳＲ上の一
筆書きとの対応を示す図

【図４３】ウシ膵臓トリプシンインヒビターのＳＳＲ
（しきい値４２）

【図４４】ウシ膵臓トリプシンインヒビターのＳＳＲ
（しきい値４０）

【図４５】ウシ膵臓トリプシンインヒビターのＳＳＲ
（しきい値３７）

【図４６】ウシ膵臓トリプシンインヒビターのＳＳＲ
（しきい値３０）

【図４７】ウシ膵臓トリプシンインヒビターのＳＳＲ
（しきい値２５）

【図４８】ウシ膵臓トリプシンインヒビターのＳＳＲ
（しきい値２０）とＳＳＧ（しきい値２０）

【図４９】ウシ膵臓トリプシンインヒビターのＳＳＲ
からのフォールディング順序予測及びＳＳＲからのＳＳ
結合の推定を示す図

【図５０】ウシ膵臓トリプシンインヒビターのＳＳＲ
からのフォールディング順序予測及びＳＳＲからのＳＳ
結合の推定を示す図

【図５１】ウシ膵臓トリプシンインヒビターのＳＳＲ
からのフォールディング順序予測及びＳＳＲからのＳＳ
結合の推定を示す図

【図５２】卵白リゾチーム、ヒトリゾチームのＳＳＲ
からのＳＳ結合の推定を示す図

【図５３】卵白リゾチームのＳＳＭ（しきい値２０、
２５）

【図５４】卵白リゾチームのＳＳＭ（しきい値２０、
２５）と、Ｘ線結晶解析の結果を同時に示した図。

【図５５】核点ライブラリーとその利用例を示す図。

【図５６】乳酸脱水素酵素のＳＳＧとＳＳＲ（しきい
値３０）

【図５７】ロダナーゼのＳＳＧとＳＳＲ（しきい値３
０）

【図５８】Ｔ４リゾチームの変異体（A82P）のＳＳＧ
（しきい値２０）とＳＳＲ（しきい値２３）

【図５９】Ｔ４リゾチームの変異体（G77A）のＳＳＧ
（しきい値２０）とＳＳＲ（しきい値２３）

【図６０】卵白リゾチームの変異体（W62Y）のＳＳＧ
（しきい値２０）とＳＳＲ（しきい値２３）

【図６１】卵白リゾチームの変異体（W63Y）のＳＳＧ
（しきい値２０）とＳＳＲ（しきい値２３）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タンパクの高次構造をそのアミノ酸配列
に基づいて行う解析法であって、そのタンパクのアミノ
酸配列上の任意の領域の配列とシミラリティを有する配
列の領域を、そのタンパクのアミノ酸配列全体から検索
することを特徴とするタンパクの高次構造解析法。
【請求項２】請求項１において、前記タンパクのアミ
ノ酸配列上の任意の領域の配列とシミラリティを有する
配列の検索を、そのタンパクの正方向（Ｎ末端からＣ末
端方向）のアミノ酸配列及び逆方向のアミノ酸配列（Ｃ
末端からＮ末端方向）全体について行うことを特徴とす
るタンパクの高次構造解析法。
【請求項３】請求項１又は２において、前記シミラリ
ティの検索が、（イ）アミノ酸配列上で任意の一定長の
検索領域を設定する工程、（ロ）アミノ酸配列上を前記
検索領域と同一長の被検索領域毎に順次対比して前記検
索領域と被検索領域との配列のシミラリティの程度（ホ
モロジースコア）を算出する工程、（ハ）前記ホモロジ
ースコアから、前記検索領域と被検索領域との配列のシ
ミラリティの有無を判定する工程、からなることを特徴
とするタンパクの高次構造解析法。
【請求項４】請求項３において、さらに、検索領域
と、この検索領域とシミラリティを有すると判定された
すべての被検索領域とのホモロジースコアを積算し、得
られる値を類似度とする工程を含み、解析をしようとす
る範囲のＮ末端からＣ末端まで検索領域を移動し、各々
の検索領域における類似度を求め、各検索領域の中心点
のアミノ酸残基番号に対して類似度をプロットすること
を特徴とするタンパクの高次構造解析法。
【請求項５】請求項３において、アミノ酸残基番号を
直線上にプロットし、検索領域とシミラリティを有する
と判定された被検索領域との中心点のアミノ酸残基番号
がプロットされた位置を結ぶことにより、シミラリティ
を有する領域間の関係を表記することを特徴とするタン
パクの高次構造解析法。
【請求項６】請求項４において、二次元座標の一方に
アミノ酸残基番号をとり、アミノ酸残基番号に対して類
似度を他方にプロットし、さらに、検索領域とシミラリ
ティを有すると判定された被検索領域との中心点のアミ
ノ酸残基番号がプロットされた位置を結ぶことにより、
シミラリティを有する領域間の関係を表記することを特
徴とするタンパクの高次構造解析法。
【請求項７】高次構造の解析対象であるタンパクのア
ミノ酸配列を入力する入力手段と、前記アミノ酸配列上で任意の一定長の検索領域を設定す
る領域設定手段と、アミノ酸配列上を前記検索領域と同一長の被検索領域毎
に順次対比して前記検索領域と被検索領域との配列のシ
ミラリティの程度（ホモロジースコア）を算出するホモ
ロジースコア算出手段と、前記ホモロジースコアから、前記検索領域と被検索領域
との配列のシミラリティの有無を判定するシミラリティ
判定手段と、検索領域と、この検索領域と一定以上のシミラリティが
認められたすべての被検索領域とのホモロジースコアを
積算し、この積算値をその検索領域の中心点における類
似度とする類似度決定手段と、検索領域の中心点のアミノ酸残基番号及び類似度と、一
定値以上のホモロジースコアを有する領域の位置及びそ
のホモロジースコアを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された情報を出力する出力手段とを
備えたタンパクの高次構造解析装置。
【請求項８】高次構造の解析対象であるタンパクのア
ミノ酸配列を入力する入力手段と、この入力手段により入力されたアミノ酸配列から逆方向
のアミノ酸配列を作成する逆方向アミノ酸配列作成手段
と、前記アミノ酸配列上で任意の一定長の検索領域を設定す
る領域設定手段と、アミノ酸配列上及び逆方向アミノ酸配列上を前記検索領
域と同一長の被検索領域毎に順次対比して前記検索領域
と被検索領域との配列のシミラリティの程度（ホモロジ
ースコア）を算出するホモロジースコア算出手段と、前記ホモロジースコアから、前記検索領域と被検索領域
との配列のシミラリティの有無を判定するシミラリティ
判定手段と、検索領域と、この検索領域と一定以上のシミラリティが
認められたすべての被検索領域とのホモロジースコアを
積算し、この積算値をその検索領域の中心点における類
似度とする類似度決定手段と、検索領域の中心点のアミノ酸番号及び類似度と、一定値
以上のホモロジースコアを有する領域の位置及びそのホ
モロジースコアを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された情報を出力する出力手段とを
備えたタンパクの高次構造解析装置。
【請求項９】請求項７又は８において、前記出力手段
が、一定長領域の中心点のアミノ酸残基番号に対して、
前記記憶手段に記憶させた類似度をプロットすることを
特徴とするタンパクの高次構造解析装置。
【請求項１０】請求項７〜９のいずれか一項におい
て、前記出力手段が、アミノ酸残基番号を直線上にプロ
ットし、検索により一定以上のシミラリティの認められ
た領域と前記任意の領域の各々の中心点同士を結ぶ表示
を行うことを特徴とするタンパクの高次構造解析装置。