JPH08263535A - 立体構造データ管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は立体構造データ管理方法に関し、立
体構造データを二重保存することがなく、記憶容量を無
駄に使用することを防止でき、かつ立体構造データの格
納位置の変更に柔軟に対応できることを目的とする。 【構成】 物質の立体構造データが重複登録されたデー
タベースを参照して得た一部範囲の立体構造データを管
理する立体構造データ管理方法において、データベース
を参照して得た一部範囲の開始位置及び終了位置をタグ
と共に部分データファイルに格納し、データベースを参
照した際の絶対パスを上記タグに関連づけてパス管理フ
ァイルに格納する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は立体構造データ管理方法
に関し、特にデータベースから抽出した立体構造データ
を管理する方法に関する。物理・化学の分野では、新し
い（未知の）物質の性質を調べたり、新しい物質を人工
的に創成するために、分子構造を分析し、物質が持つ機
能の発現メカニズムを解明する研究が行われている。こ
れまでの研究成果により、物質の持つ機能と立体構造と
の間には密接な関係があることが知られており、構造的
に類似した部分（あるいは特異的な部分）が物質の機能
に大きく関与すると考えられている。このため、Ｘ線結
晶解析装置やＮＭＲなどによって物質の立体構造を決定
し、その結果明らかになった立体構造のデータベース化
が図られている。

【０００２】例えば、このデータベースから立体構造中
の類似部分を計算機で自動的に抽出したり、検索したり
することができれば、従来研究者が行ってきた一連の作
業を軽減することができる。

【０００３】

【従来の技術】物理・化学の分野では、新しい（未知
の）物資の性質を調べたり、新しい物質を人工的に創成
するために、Ｘ線結晶解析装置やＮＭＲ等の手法で物質
の立体構造を決定し、決定された立体構造の情報をデー
タベースに蓄積することが行われている。代表的なデー
タベースとして、タンパク質のＸ線結晶解析により明ら
かになったタンパク質等の立体構造を登録したプロテイ
ン・データ・バンク（ＰＤＢ：Protein Data Bank)が広
く知られており、世界的に用いられている。また、化学
物質が登録されているデータベースとして、ケンブリッ
ジ・ストラクチャー・データベース（ＣＳＤ：Cambridg
e Structural Database)が知られている。

【０００４】タンパク質は複数のアミノ酸が一本の鎖の
ように連結し、この鎖が生体内で折りたたまることによ
って立体構造を形成し、各種の機能を発現するようにな
っている。各アミノ酸はＮ端末からＣ端末に向けて１か
ら順に番号付けることによって表現される。これらの番
号はアミノ酸番号、アミノ酸配列番号またはアミノ酸残
基番号などと呼ばれている。また、各アミノ酸はその種
類に応じて複数の原子より構成される。したがって、上
記ＰＤＢには、タンパク質の名前，管理番号，タンパク
質を形成するアミノ酸番号，各アミノ酸を構成する各原
子の種類と三次元座標等の情報が登録されている。

【０００５】これまでの化学的な研究成果から、物質の
立体構造とその機能との間には密接な関係があること知
られており、物質の改変や新しい機能を持つ物質を創成
するために、化学的な実験を通じて立体構造と機能の関
係が解明されつつある。その中でも、同じ機能を持つ物
質間で構造的に類似した部分（あるいは特異的な部分）
が物質の機能に大きく関与すると考えられるため、立体
構造中に共通に存在する類似な構造を探し出すことは必
要不可欠である。

【０００６】本出願人は、先に特開平６−１８０７３７
号等により、タンパク質の立体構造データが登録された
データベースを有し、このデータベースから読み込んだ
タンパク質の２つの立体構造データに基づき、アミノ酸
配列番号によりタンパク質を構成する各アミノ酸を順序
集合としてとらえ、それらの各要素を対応付ける際に、
幾何学的な関係による候補の絞り込み、所定のしきい値
条件による候補の絞り込み、またはアミノ酸の属性によ
る候補の絞り込みを行って、これらを満たす要素の組合
せを生成し、生成された組合せの中で各要素間の距離の
平均が小さくなるアミノ酸の順序集合間の対応付けを探
し、上記タンパク質の２つの立体構造の最もよく一致す
る重ね合わせのための位置と方向を算出し、この結果に
基づいてタンパク質の立体構造同士を重ね合わせて表示
する装置を提案した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来装置では、図１１
に示す如く、データベース１０内のＰＤＢ１１から部分
データ解析設計システム１２によってタンパク質の立体
構造データを切り出し（読み込み）、例えば２つの立体
構造をＣＡＤ装置１４で重ね合わせて表示し、上記ＰＤ
Ｂ１１から切り出したタンパク質の立体構造データその
ものを部分データ１５としてデータベース１０内に保存
している。

【０００８】この場合、ＰＤＢ１１から切り出したデー
タを部分データ１５としてデータベース１０内に保存す
るため、同一データがＰＤＢ１１と部分データ１５とで
二重保存することになり、特に利用者が多い場合にはデ
ータベース１０の多くの記憶容量を無駄に使用すること
になる。

【０００９】また、部分データ１５のＰＤＢ１１に対す
るリンク関係は上記部分データ１５を作成した利用者が
管理しておかなければならず、例えばデータベース１０
におけるＰＤＢ１１又は部分データ１５の格納位置が変
更された場合等において、上記リンク関係の管理に手間
がかかるという問題があった。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
立体構造データを二重保存することがなく、記憶容量を
無駄に使用することを防止でき、かつ立体構造データの
格納位置の変更に柔軟に対応できる立体構造データ管理
方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、物質の立体構造データが複数登録されたデータベー
スを参照して得た一部範囲の立体構造データを管理する
立体構造データ管理方法において、上記データベースを
参照して得た一部範囲の開始位置及び終了位置をタグと
共に部分データファイルに格納し、上記データベースを
参照した際の絶対パスを上記タグに関連づけてパス管理
ファイルに格納し、上記部分データファイルで指示され
た一部範囲の、立体構造データを上記タグで関連づけさ
れたパス管理ファイルの絶対パスに基づく上記データベ
ースの再度の参照により得る。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
立体構造データ管理方法において、前記部分データファ
イルの指示によるデータベースの再度の参照の際に、指
示された一部範囲の立体構造データが参照できなかった
場合、前記パス管理ファイルの上記部分データファイル
のタグで関連づけされていない他の絶対パスを用いて探
し、上記参照ができたときに用いた絶対パスのタグによ
り上記部分データファイルのタグを更新する。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明においては、部分データ
ファイルで一部範囲の開始位置及び終了位置を格納する
ため、立体構造データの二重保存がなく記憶容量の無駄
な使用を防止でき、上記一部範囲に至る絶対パスを上記
部分データファイルのタグで関連づけられるパス管理フ
ァイルで管理するため、データベースの格納位置が変更
されたときはパス管理ファイルの絶対パスで格納位置の
変更に関する部分だけを修正すれば良く簡単に対応でき
る。

【００１４】請求項２に記載の発明においては、部分デ
ータファイルの指示によるデータベースの再度の参照の
際に、指示された一部範囲の立体構造データが参照でき
なかった場合、パス管理ファイルの上記部分データファ
イルのタグで関連づけされていない他の絶対パスを用い
て探し、参照ができたときに用いた絶対パスのタグによ
り上記部分データファイルのタグを更新するため、デー
タベースの格納位置が変更になったことに対応して絶対
パスの修正がなされていない場合にも、パス管理ファイ
ルの他のタグの絶対パスからデータベースの格納位置を
見つけ、更に未修正の絶対パスを修正することができ
る。

【００１５】

【実施例】図１は本発明方式を適用した立体構造処理シ
ステムの一実施例の構成図を示す。同図中、データベー
ス２０内にはＰＤＢ２１が格納されている。部分データ
解析設計システム２２は例えば検索範囲となるタンパク
質の立体構造データを上記ＰＤＢ２１から読み出す。こ
の検索範囲から検索元となるアミノ酸を指定する。

【００１６】そして特開平６−１８０７３７号に記載の
装置と同様にしてＰＤＢ２１内の検索範囲を除く全ての
タンパク質について、検索元のアミノ酸と重ね合わされ
るような類似構造を検索する。この検索結果はＣＡＤ装
置２４において図２に示す如く、検索結果のタンパク質
３０，３１の検索された位置に検索元のアミノ酸３２を
重ね合わせた状態で立体的に表示される。

【００１７】ここで、ＰＤＢ２１には図３に示す如き、
立体構造データが登録されており、タンパク質を構成す
る原子を各行で表わしている。各行は、原子の番号４
０、原素記号４１、アミノ酸残基名４２、アミノ酸残基
番号４３、Ｘ座標４４、Ｙ座標４５、Ｚ座標４６、存在
確率４７、温度因子４８、タンパク質ＩＤ４９、タンパ
ク質内のレコード番号５０から構成されている。

【００１８】本発明においては、部分データ解析設計シ
ステム２２で検索結果を保存する場合は、部分データフ
ァイル２６とパス管理ファイル２８とを作成して保存
し、ＣＡＤ装置２４で表示のために用いたＰＤＢ２１の
立体構造データの部分データを保存しない。

【００１９】部分データファイル２６は検索毎に図４
（Ａ）に示す如き１ファイルが作成される。部分データ
ファイル２６を構成するレコードは、データ種別５５、
タグ名５６、元データ名５７、部分データ範囲５８から
構成されている。図４（Ａ）の第１行において、データ
種別５５「Query 」は、検索元のアミノ酸であることを
表わしている。タグ名５６はパス管理ファイル２８との
リンク関係を表わしている。元データ名５７「２ＬＺ
２」はＰＤＢ２１におけるタンパク質ＩＤを表わし、部
分データ範囲５８はＰＤＢ２１内の上記タンパク質ＩＤ
４９における始点と終点夫々をアミノ酸残基名５８ａと
アミノ酸残基番号５８ｂとで表わしている。この第１行
（Query 行）では図３の破線で囲む範囲を指示してい
る。

【００２０】第２行、第３行のデータ種別５５「Answe
r」は検索結果であることを表わしている。また、この
検索結果については、タグ名５６、元データ名５７、部
分データ範囲５８の次に、重ね合わせの一致度５９とし
て、検索範囲のタンパク質を構成する原素と検索元のア
ミノ酸を構成する原素との間の平均二乗距離の平方根
（ｒ．ｍ．ｓ．ｄ）の値が格納されている。

【００２１】パス管理ファイル２８は部分データ解析設
計システム２２の利用者毎に作成される図４（Ｂ）に示
す如きファイルである。パス管理ファイル２８を構成す
るレコードは、部分データファイル２６の１ファイル毎
に作成され、タグ名６１、データべース名６２、データ
ベースの絶対パス６３から構成されている。図４（Ｂ）
の第１行においては、タグ名６２「ＰＤＢＴＡＧ１」の
部分データファイル２６がデータベースＰＤＢ２１から
抽出されたものであり、そのデータベースＰＤＢにおけ
る絶対パスがルートディレクトリからｈｏｍｅ、ｄｂ、
ｐｄｂ、ｄａｔａ１で表わされるディレクトリから抽出
されたことを示している。この絶対パス６３の繋がりを
図５に示す。図５においては図４（Ｂ）のパス管理ファ
イル２８のうち、タグ名６２が「ＰＤＢＴＡＧ１」及び
「ＰＤＢＴＡＧ２」夫々の絶対パス６３の繋がりを表わ
している。

【００２２】図６は部分データ解析設計システムにおい
て検索結果を再使用するときの検索データ読み出し処理
の第１実施例のフローチャートを示す。同図中、ステッ
プＳ１０で読み出そうとする部分データファイル名２６
を指定する。ステップＳ１２では部分データファイ２６
から上記指定されたファイル名のファイルを読み出す。
次のステップＳ１４では読み出したファイル内のタグ名
５６をキーとしてパス管理ファイル２８をアクセスして
得られたレコードからデータベースの絶対パス６３を読
み出す。

【００２３】次にステップＳ１６では読み出した絶対パ
ス６３で表わされるディレクトリ配下の全ファイルにつ
いて、部分データファイル２６のタンパク質ＩＤ４９を
用いて検索する。この後、ステップＳ１８の表示処理に
よって検索範囲のタンパク質と検索元のアミノ酸とを重
ね合わせて立体的に表示し、処理を終了する。

【００２４】図７は部分データ解析設計システム２２の
ユーティリティによるパス変更処理のフローチャートを
示す。このユーティリティを呼び出すと、図８に示すウ
ィンドウが開き、現在のタグ名６１とデータベース名６
２とデータベースの絶対パス６３とが表示される。図７
において、ステップＳ２０では絶対パス６３の表示内で
所望の項目、つまりディレクトリを変更する。例えば、
このステップで図８の絶対パスのうちｄａｔａ１をｄａ
ｔａ２に変更する。

【００２５】次にステップＳ２４でホームディレクトリ
（ｈｏｍｅ）配下の上記変更を行った利用者に対して作
成されたパス管理ファイル２８について、図８の現在の
タグ名６１で検索を行い、検索されたパス管理ファイル
２８のレコードを上記変更と同一内容に変更し、処理を
終了する。

【００２６】このように、部分データファイル２６では
立体構造データの範囲を開始位置及び終了位置として格
納するため、立体構造データをＰＤＢ２１とで二重保存
することがなく、記憶容量の無駄な使用を防止できる。
また上記範囲に至る絶対パスを部分データファイル２６
の各ファイルのタグ５６で関連づけられるパス管理ファ
イル２８で管理するため、データベースの格納位置が変
更されたときはパス管理ファイル２８の絶対パスで格納
位置の変更に関する部分だけを修正すれば良く簡単に対
応できる。

【００２７】図９は部分データ解析設計システム２２に
おいて検索結果を再使用するときの検索データ読み出し
処理の第２実施例のフローチャートを示す。同図中、ス
テップＳ３０で初期フラグを０とした後、ステップＳ３
２で読み出そうとする部分データファイル名２６を指定
する。ステップＳ３４では部分データファイル２６から
上記指定されたファイル名のファイルを読み出す。次の
ステップＳ３６では読み出したファイル内のタグ名５６
をキーとしてパス管理ファイル２８をアクセスして得ら
れたレコードからデータベースの絶対パス６３を読み出
す。

【００２８】次にステップＳ３８では読み出した絶対パ
ス６３で表わされるディレクトリ配下の全ファイルにつ
いて、部分データファイル２６のタンパク質ＩＤ４９を
用いて検索する。この後、ステップＳ４０で検索に成功
したかどうかを判別し、成功した場合はステップＳ４２
に進み、成功しなかった場合はステップＳ４４に進む。

【００２９】ステップＳ４４では初期フラグを１にセッ
トし、次のステップＳ４６に進む。ステップＳ４６では
パス管理ファイル２８から得られたレコードからデータ
ベース名６２を読み出し、このデータベース名６２と同
一のデータベース名のレコードを順に探し、探し出した
レコードの絶対パス６３を読み出す。そしてステップＳ
３８に進み、ステップＳ３８，Ｓ４０を繰り返す。

【００３０】ステップＳ４０で検索に成功した場合はス
テップＳ４２で初期フラグが１か否かを判別する。ここ
で初期フラグが１の場合は部分データファイル２６の指
定されたファイル内のタグ名５６が誤っていたものであ
るため、ステップＳ４８に進んでステップＳ４６で探し
出されたパス管理ファイル２８のレコードのタグ名６１
で上記部分データファイルの指定されたファイルのタグ
名５６を更新してステップＳ５０に進む。

【００３１】ステップＳ４２で初期フラグが１ではない
場合は部分データファイル２６の指定されたファイル内
のタグ名５６に誤りがないため、そのままステップＳ５
０に進む。ステップＳ５０では表示処理を行い、検索範
囲のタンパク質と検索元のアミノ酸とを重ね合わせて立
体的に表示し、処理を終了する。

【００３２】このように部分データファイル２６の指示
によるデータベースの再度の参照の際に、指示された一
部範囲の立体構造データが参照できなかった場合、パス
管理ファイル２８の上記部分データファイル２６のタグ
名５６で関連づけされていない他の絶対パスを用いて探
し、参照ができたときに用いた絶対パスのタグにより上
記部分データファイル２６のタグ名５６を更新するた
め、データベースの格納位置が変更になったことに対応
して絶対パス６３の修正がなされていない場合にも、パ
ス管理ファイル２８の他のタグ名５６の絶対パス６３か
らデータベースの格納位置を見つけ、更に未修正の絶対
パスを修正することができる。

【００３３】次に、ステップＳ１８及びステップＳ５０
で行われる重ね合わせ表示処理のフローチャートを図１
０に示す。図１０において、ステップＳ６０では指定さ
れた部分データファイルのAnswer行のタンパク質ＩＤで
指示される立体構造データを、パス管理ファイル２８の
対応するレコードの絶対パスで指示されるディレクトリ
から読み出し、立体構造に組み立ててＣＡＤ装置２４に
より表示する。

【００３４】次にステップＳ６２では指定された部分デ
ータファイル２６のAnswer行の部分データの範囲が表示
しているタンパク質のどの部分に対応するかを見つけ、
ステップＳ６４で上記のタンパク質の対応する部分を所
定の色の太線で表示する。このステップＳ６２，Ｓ６４
は指定された部分データファイル２６の全てのAuswer行
についての実行されたとステップＳ６６で判定されるま
で繰り返し行なわれる。

【００３５】従来においてはデータベース１０に格納さ
れている部分データ１５を読み出しても何ら表示は行わ
れなかったが、本実施例では重ね合わせ表示処理によっ
て、検索結果を再度参照するときにも、タンパク質の立
体構造にアミノ酸の立体構造が重ね合わせた状態で表示
され、利用者に分り易い。

【００３６】なお、本発明はタンパク質の立体構造デー
タに限らず、他の物質の立体構造データを管理するもの
であっても良く、上記実施例に限定されない。

【００３７】

【発明の効果】上述の如く、請求項１に記載の発明によ
れば、部分データファイルで一部範囲の開始位置及び終
了位置を格納するため、立体構造データの二重保存がな
く記憶容量の無駄な使用を防止でき、上記一部範囲に至
る絶対パスを上記部分データファイルのタグで関連づけ
られるパス管理ファイルで管理するため、データベース
の格納位置が変更されたときはパス管理ファイルの絶対
パスで格納位置の変更に関する部分だけを修正すれば良
く簡単に対応できる。

【００３８】また、請求項２に記載の発明においては、
部分データファイルの指示によるデータベースの再度の
参照の際に、指示された一部範囲の立体構造データが参
照できなかった場合、パス管理ファイルの上記部分デー
タファイルのタグで関連づけされていない他の絶対パス
を用いて探し、参照ができたときに用いた絶対パスのタ
グにより上記部分データファイルのタグを更新するた
め、データベースの格納位置が変更になったことに対応
して絶対パスの修正がなされていない場合にも、パス管
理ファイルの他のタグの絶対パスからデータベースの格
納位置を見つけ、更に未修正の絶対パスを修正すること
ができ、実用上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を適用したシステムの構成図であ
る。

【図２】重ね合わせ表示を示す図である。

【図３】ＰＤＢの構造を示す図である。

【図４】部分データファイル及びパス管理ファイルの構
造を示す図である。

【図５】絶対パスの繋がりを示す図である。

【図６】検索データ読み出し処理のフローチャートであ
る。

【図７】パス変更処理のフローチャートである。

【図８】パス変更のウィンドウを示す図である。

【図９】検索データ読み出し処理のフローチャートであ
る。

【図１０】重ね合わせ表示処理のフローチャートであ
る。

【図１１】従来装置の構成図である。

【符号の説明】

２０ データベース ２２ 部分データ解析設計システム ２４ ＣＡＤ装置 ２６ 部分データファイル ２８ パス管理ファイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物質の立体構造データが複数登録された
   データベースを参照して得た一部範囲の立体構造データ
   を管理する立体構造データ管理方法において、 上記データベースを参照して得た一部範囲の開始位置及
   び終了位置をタグと共に部分データファイルに格納し、 上記データベースを参照した際の絶対パスを上記タグに
   関連づけてパス管理ファイルに格納し、 上記部分データファイルで指示された一部範囲の、立体
   構造データを上記タグで関連づけされたパス管理ファイ
   ルの絶対パスに基づく上記データベースの再度の参照に
   より得ることを特徴とする立体構造データ管理方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の立体構造データ管理方法
   において、 前記部分データファイルの指示によるデータベースの再
   度の参照の際に、指示された一部範囲の立体構造データ
   が参照できなかった場合、前記パス管理ファイルの上記
   部分データファイルのタグで関連づけされていない他の
   絶対パスを用いて探し、 上記参照ができたときに用いた絶対パスのタグにより上
   記部分データファイルのタグを更新することを特徴とす
   る立体構造データ管理方法。