KR102199500B1 - A three dimensional image generation appratus of amino acid residues in protein context and thereof method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단백질의 아미노산 잔기 주변 환경을 3차원 이미지로 생성하는 장치 및 그 방법에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 단백질에 대한 구조 데이터를 입력받는 단백질 데이터 입력부, 상기 입력된 단백질 구조 데이터를 이용하여 단백질을 구성하는 각각의 잔기에 포함된 원자간의 거리를 계산하고, 계산된 거리값을 이용하여 잔기에 대한 그룹을 형성하는 그룹형성부, 상기 형성된 그룹 내에 포함되며, 각각의 잔기의 기본 구성이 되는 , N, C의 원자를 3차원의 공간 좌표에 표시하는 공간좌표 표시부, 그리고 상기 3차원 공간 좌표에 상기 그룹을 형성하는 모든 원자들을 표시하는 3차원 이미지 변환부를 포함 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 단백질의 아미노산 잔기와 그 주변환경을 표현하는 3차원 이미지를 생성함으로써 데이터 분석 및 인공지능 모델을 학습 할 수 있는 데이터로 사용할 수 있으므로 인공지능 융합의 새로운 가능성을 열어줄 원료로 제공될 수 있는 효과를 지닌다. The present invention relates to an apparatus and method for generating a three-dimensional image of an environment around an amino acid residue of a protein.
According to the present invention, a protein data input unit that receives structural data for a protein, calculates the distance between atoms included in each residue constituting the protein using the input protein structure data, and uses the calculated distance value. A group-forming part forming a group for a residue, included in the formed group, which is the basic constitution of each residue , A spatial coordinate display unit that displays N, C atoms in three-dimensional spatial coordinates, and a three-dimensional image conversion unit that displays all the atoms forming the group in the three-dimensional spatial coordinates.
As described above, according to the present invention, it can be used as data for learning data analysis and artificial intelligence models by creating a three-dimensional image representing the amino acid residues of proteins and their surroundings, thus opening up new possibilities for artificial intelligence fusion. It has an effect that can be provided as
Description
본 발명은 단백질의 아미노산 잔기 주변 환경을 3차원 이미지로 생성하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단백질의 아미노산 잔기와 그 주변환경을 3차원 이미지 형태의 데이터로 생성하는 단백질의 아미노산 잔기 주변 환경을 3차원 이미지로 생성하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for generating a three-dimensional image of an environment around amino acid residues of a protein, and more particularly, to an amino acid residue of a protein for generating data in the form of a three-dimensional image of amino acid residues and its surrounding environment. It relates to an apparatus and a method for generating a 3D image of a surrounding environment.
제약 바이오산업에서는 신약 연구 개발 비용을 절감하고 임상시험에서의 실패율을 낮추기 위하여 인공지능 융합에 대한 높은 관심을 기울이고 있으며 인공지능을 통한 빅데이터 분석은 신약 개발의 모든 단계와 개발 과정에서의 혁신을 가져올 것으로 예상한다.The pharmaceutical bio industry is paying high attention to artificial intelligence convergence in order to reduce the cost of research and development of new drugs and lower the failure rate in clinical trials, and big data analysis through artificial intelligence will bring innovation in all stages and development processes of new drugs. Expected.
인공지능 모델을 학습시키기 위해서는 화학적, 생물학적 빅데이터를 필요로 한다. 대표적인 빅데이터로 PDB(Protein Data Bank)를 포함한다. PDB는 실험으로 밝혀진 생체내의 거대 분자들의 3차 구조들에 대한 정보를 모아 놓은 곳으로 미국 Brookhaven National Laboratory에서 운영하는 단백질 데이터 베이스이다. 따라서, PDB는 원자좌표(Atomic coordinates), 참고 문헌 인용문(bibliographic citations), 일차 및 이차 구조 정보(primary, secondary structure information), 결정구조(crystallographic structures) 등에 관한 정보를 제공한다.In order to train an artificial intelligence model, chemical and biological big data is required. Representative big data includes PDB (Protein Data Bank). PDB is a protein database operated by Brookhaven National Laboratory in the United States, a place that collects information on the tertiary structures of macromolecules in vivo discovered through experiments. Therefore, PDB provides information on atomic coordinates, bibliographic citations, primary and secondary structure information, crystallographic structures, and the like.
최근에는 제약 바이오 산업에서도 인공지능 융합에 대한 필요성 증가로 인해 각종 특징(feature) 데이터를 생산하고 있으며, 딥러닝 등의 인공지능 분야에서 부상하고 있는 콘볼루션 신경망(Convolutional neural networks)에 적용 가능한 이미지 데이터에 대한 필요성이 증가하고 있다.Recently, the pharmaceutical bio industry is also producing various feature data due to the increasing need for artificial intelligence fusion, and image data applicable to convolutional neural networks emerging in the field of artificial intelligence such as deep learning. There is an increasing need for
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2001-0020443호(2001.03.15. 공개)에 개시되어 있다.The technology behind the present invention is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 10-2001-0020443 (published on 15 March 2001).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 단백질의 아미노산 잔기와 그 주변환경을 3차원 이미지 형태의 데이터로 생성하는 단백질의 아미노산 잔기 주변 환경을 3차원 이미지로 생성하는 장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for generating a three-dimensional image of an environment around amino acid residues of a protein that generates amino acid residues of a protein and its surrounding environment as data in the form of a three-dimensional image. .
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 단백질의 아미노산 잔기 주변 환경을 3차원 이미지로 생성하는 장치에 있어서, 단백질에 대한 구조 데이터를 입력받는 단백질 데이터 입력부, 상기 입력된 단백질 구조 데이터를 이용하여 단백질을 구성하는 각각의 잔기에 포함된 원자간의 거리를 계산하고, 계산된 거리값을 이용하여 잔기에 대한 그룹을 형성하는 그룹형성부, 상기 형성된 그룹 내에 포함되며, 각각의 잔기의 기본 구성이 되는 , N, C의 원자를 3차원의 공간 좌표에 표시하는 공간좌표 표시부, 그리고 상기 3차원 공간 좌표에 상기 그룹을 형성하는 모든 원자들을 표시하는 3차원 이미지 변환부를 포함한다. According to an embodiment of the present invention for achieving such a technical problem, in an apparatus for generating a three-dimensional image of an environment around an amino acid residue of a protein, a protein data input unit receiving structural data for a protein, and the input protein structure data A group forming part that forms a group for residues by calculating the distance between atoms included in each residue constituting the protein, and using the calculated distance value, included in the formed group, and the basic composition of each residue Become , A spatial coordinate display unit displaying atoms of N, C in three-dimensional spatial coordinates, and a three-dimensional image conversion unit displaying all atoms forming the group in the three-dimensional spatial coordinates.
상기 그룹형성부는, 상기 수신된 단백질 구조 데이터를 이용하여 잔기 별로 분해하고, 상기 분해한 잔기에 포함되는 모든 원자들간의 거리를 산출한 다음, 상기 해당 잔기에 포함된 특정 원자를 중심으로 기 설정한 컷오프(cutoff)값을 가진 반경 이내에 위치하는 모든 원자에 대한 정보를 획득 및 그룹화할 수 있다. The group forming unit decomposes for each residue using the received protein structure data, calculates the distance between all atoms included in the decomposed residue, and then sets a preset centering on a specific atom included in the corresponding residue. It is possible to obtain and group information on all atoms located within a radius having a cutoff value.
상기 그룹화되는 모든 원자는, 상기 중심점이 있는 해당 잔기에 포함된 원자와, 상기 설정된 반경 이내에 위치하는 주변 다른 잔기들의 원자를 포함할 수 있다. All the atoms to be grouped may include atoms included in the corresponding residue with the center point and atoms of other residues located within the set radius.
상기 공간좌표 표시부는, 상기 그룹화된 잔기가 글라이신(GLY)인지 구분하고, 단백질 백본(backbone)에 위치하며 모든 잔기가 동일하게 가지고 있는 , N, C의 원자에 대한 정보를 획득하는 원자 정보 획득모듈, 그리고 상기 백본에서 획득한 , N, C의 원자가 이루는 평면이 3차원의 공간좌표의 XY축의 평면과 평행이 되도록 위치시키고, 상기 XY축과 평행하게 위치한 , N, C의 원자 중에서 을 원점에 위치시킨 다음, 상기 을 중심으로 N과 C를 좌표변환 및 회전처리를 이용하여 정규화하는 공간좌표 표준화 모듈을 포함할 수 있다. The spatial coordinate display unit distinguishes whether the grouped residue is glycine (GLY), is located in the protein backbone, and all residues have the same , Atomic information acquisition module that acquires information on the atoms of N, C, and obtained from the backbone , The plane formed by the atoms of N, C is positioned so that it is parallel to the plane of the XY axis of the three-dimensional spatial coordinates, and is located parallel to the XY axis. , Among the atoms of N, C To the origin, and then It may include a spatial coordinate standardization module that normalizes N and C by using coordinate transformation and rotation processing around.
상기 공간좌표 표준화 모듈은, 상기 3가지의 원자 중에서 의 좌표가 XY축의 원점에 위치하도록 좌표를 이동시키고, 상기 을 원점에 위치시킨 상태에서 N의 좌표를 XY축의 평면에 사영시킨 다음, XY축의 평면에 위치한 N의 좌표에 대한 벡터와 Y축의 사이에 형성된 사잇각을 이용하여 N의 좌표가 YZ축의 평면에 닿도록 Z축을 회전시키며, 상기 회전된 N의 좌표에 대한 벡터와 Y축의 사이에 형성된 사잇각을 이용하여 N의 좌표가 XY축의 평면에 닿도록 X축을 회전시키고, 그리고 상기 C의 좌표를 XZ축의 평면에 사영시킨 다음, 벡터와 X축의 사이에 형성된 사잇각을 이용하여 C의 좌표가 XY축의 평면에 닿도록 Y축을 회전시킴으로써, 상기 , N, C의 원자가 XY축의 평면상에 평행하게 위치시킬 수 있다. The spatial coordinate standardization module, among the three atoms Move the coordinates so that the coordinates of are located at the origin of the XY axis, and Position N at the origin, project the coordinates of N onto the plane of the XY axis, and then project the coordinates of N at the plane of the XY axis. The Z axis is rotated so that the coordinates of N touch the plane of the YZ axis by using the angle formed between the vector and the Y axis, and The X axis is rotated so that the coordinates of N touch the plane of the XY axis by using the angle formed between the vector and the Y axis, and the coordinates of C are projected onto the plane of the XZ axis, By rotating the Y-axis so that the coordinates of C touch the plane of the XY-axis by using the angle formed between the vector and the X-axis, the above , N, C atoms can be positioned parallel to the plane of the XY axis.
상기 공간좌표 표준화 모듈은, 상기 의 좌표를 원점에 위치시킨 상태에서 벡터는 y축과 평행하고, C의 좌표는 와 N의 좌표보다 큰 위치값을 가질 수 있다. The spatial coordinate standardization module, the With the coordinates of The vector is parallel to the y-axis, and the coordinates of C are It can have a position value greater than the coordinates of and N.
상기 3차원 이미지 변환부는, 상기 XY축의 평면상에 정규화시킨 , N, C의 좌표를 잔기의 가 원점이 되는 좌표에 이동하여 위치시킨 다음, 상기 를 중심으로 상기 와의 거리가 컷오프(cutoff)값보다 작은 모든 원자의 좌표를 표시할 수 있다. The three-dimensional image conversion unit is normalized on the plane of the XY axis , N, C coordinates of the residues Move to the coordinate where is the origin and place it, then Centered on It is possible to display the coordinates of all atoms whose distance to is less than the cutoff value.
상기 3차원 이미지 변환부는, 상기 그룹화된 잔기가 글라이신(GLY)일 경우, 상기 XY축의 평면상에 정규화시킨 , N, C의 좌표의 를 중심으로 상기 와의 거리가 컷오프(cutoff)값보다 작은 모든 원자의 좌표를 표시할 수 있다. The 3D image conversion unit, when the grouped residue is glycine (GLY), normalized on the plane of the XY axis , N, C of the coordinates Centered on It is possible to display the coordinates of all atoms whose distance to is less than the cutoff value.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 이미지 생성장치를 이용한 단백질의 아미노산 잔기 주변 환경의 3차원 이미지 생성 방법에 있어서, 단백질에 대한 구조 데이터를 입력받는 단계, 상기 입력된 단백질 구조 데이터를 이용하여 단백질을 구성하는 각각의 잔기에 포함된 원자간의 거리를 계산하고, 계산된 거리값을 이용하여 잔기에 대한 그룹을 형성하는 단계, 상기 형성된 그룹 내에 포함되며, 각각의 잔기의 기본 구성이 되는 , N, C의 원자를 3차원의 공간 좌표로 정규화하는 단계, 그리고 상기 3차원 공간 좌표에 상기 그룹을 형성하는 모든 원자들을 표시하여 이미지화하는 단계를 포함한다. In addition, according to an embodiment of the present invention, in a method of generating a three-dimensional image of an environment around an amino acid residue of a protein using a three-dimensional image generating device, receiving structural data for a protein, using the input protein structure data By calculating the distance between atoms included in each residue constituting the protein, and forming a group for the residue using the calculated distance value, which is included in the formed group and becomes the basic constitution of each residue. , Normalizing the atoms of N, C to three-dimensional spatial coordinates, and displaying and imaged all the atoms forming the group in the three-dimensional spatial coordinates.
이와 같이 본 발명에 따르면, 단백질의 아미노산 잔기와 그 주변환경을 표현하는 3차원 이미지를 생성하여 데이터 분석 및 인공지능 모델을 학습 할 수 있는 데이터로 사용할 수 있으므로 인공지능 융합의 새로운 가능성을 열어줄 원료로 제공될 수 있는 효과를 지닌다. As described above, according to the present invention, a three-dimensional image representing the amino acid residues of a protein and its surroundings can be generated and used as data for data analysis and learning of artificial intelligence models, thus opening up new possibilities for artificial intelligence fusion. It has an effect that can be provided as
또한, 본 발명에 따르면, 3차원 이미지 생성을 수행할 때 동일한 위치선상으로의 정규화 과정을 포함하므로, 잔기의 종류 및 다른 잔기와의 접촉을 효과적으로 식별 가능하게 하고, 수소제거 및 채널증가 등을 통해 원하는 형태로의 확장이 가능한 효과를 도모할 수 있다. In addition, according to the present invention, since the process of normalizing to the same position line when performing 3D image generation, it is possible to effectively identify the kind of residue and contact with other residues, and through hydrogen removal and channel increase, etc. It is possible to achieve an effect that can be expanded into a desired shape.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 이미지 생성 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공간좌표 표시부를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 이미지 생성장치를 이용한 3차원 이미지 생성방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 S320단계에서 단백질을 잔기별로 분해한 상태를 나타내는 예시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 S330단계를 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 도 3에 도시된 S340단계를 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 6에 도시된 S344단계에서 N을 YZ축의 평면에 위치시키는 방법을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 8은 도6에 도시된 S345단계에서 N을 XY축의 평면에 평면에 위치시켜 정규화하는 방법을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 9는 도6에 도시된 S346단계에서 C원자를 XY축의 평면에 위치시켜 정규화하는 방법을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 10은 도 3에 도시된 S350단계에서 그룹화된 모든 원소들을 3차원 좌표공간상에 표시한 상태를 나타내는 예시도이다. 1 is a block diagram showing a 3D image generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a spatial coordinate display unit shown in FIG. 1.
3 is a flowchart schematically illustrating a method of generating a 3D image using a 3D image generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a state in which the protein is decomposed by residues in step S320 shown in FIG. 3.
5 is a flowchart schematically illustrating step S330 shown in FIG. 3.
6 is a flowchart schematically illustrating step S340 illustrated in FIG. 3.
FIG. 7 is an exemplary diagram schematically showing a method of positioning N on the plane of the YZ axis in step S344 shown in FIG. 6.
FIG. 8 is an exemplary diagram schematically showing a method of normalizing by placing N on a plane of the XY axis in step S345 shown in FIG. 6.
9 is an exemplary view schematically showing a method of normalizing by placing a C atom on a plane of the XY axis in step S346 shown in FIG. 6.
FIG. 10 is an exemplary view showing a state in which all elements grouped in step S350 shown in FIG. 3 are displayed in a three-dimensional coordinate space.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.
이하에서는 도 1 및 도2를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 3차원 이미지 생성 장치에 대하여 설명한다. Hereinafter, an apparatus for generating a 3D image according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 이미지 생성 장치를 나타내는 구성도이다. 1 is a block diagram showing a 3D image generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 이미지 생성 장치(100)는 단백질 데이터 입력부(110), 그룹형성부(120), 공간좌표 표시부(130) 및 3차원 이미지 변환부(140)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the 3D
먼저, 단백질 데이터 입력부(110)는 단백질에 대한 구조 데이터를 입력받는다. 이때, 단백질 구조 데이터는 pdb파일 형식이며, 단백질에 포함된 아미노산에 대해 3차원 직각 좌표상의 좌표에 대한 정보를 포함한다. First, the protein
그룹형성부(120)는 입력된 단백질 구조 데이터를 이용하여 잔기별로 분해하고, 잔기에 포함된 원자간의 거리값을 계산한다. 그 다음, 그룹형성부(120)는 거리값을 이용하여 잔기의 중심이 되는 원자로부터 일정간 반경내에 위치한 모든 원자들을 하나의 그룹으로 형성한다. The
부연하면, 단백질은 수 십개에서 수 천개 이상의 아미노산 즉, 잔기를 포함하고, 잔기는 복수개의 원자로 구성되어 있다. 따라서, 그룹형성부(120)는 잔기별로 분해하고, 단백질 구조 데이터에 포함된 원자좌표를 이용하여 잔기를 구성하고 있는 원자들 간의 거리값을 산출한다. 그 다음, 그룹형성부(120)는 잔기의 내측에 위치한 중심점 또는 중심 원자로부터 일정간 반경내에 위치하고 있는 모든 원자들에 대해 그룹을 형성한다. 즉, 그룹형성부(120)가 형성한 그룹에는 잔기와 주변에 위치하고 있는 다른 잔기의 원소도 포함할 수 있다. In other words, proteins contain dozens to thousands of amino acids, or residues, and residues are made up of a plurality of atoms. Accordingly, the
공간좌표 표시부(130)는 그룹화된 원자들 중에서 잔기의 백본(backbone)에 해당하는 , N, C의 원자를 3차원의 공간 좌표상에 표시 표시하며, 백본에 포함된 , N, C의 원자에 대한 정규화를 수행한다. The spatial
3차원 이미지 변환부(140)는 , N, C의 원자를 중심으로 그룹형성부(120)에서 그룹화한 모든 원자들을 3차원 공간좌표에 표시한다. The 3D
도 2는 도 1에 도시된 공간좌표 표시부를 개략적으로 나타내는 구성도이다.FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a spatial coordinate display unit shown in FIG. 1.
도 2에 도시된 바와 같이, 공간좌표 표시부(130)는 원자 정보 획득모듈(131)과 공간좌표 표준화 모듈(132)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the spatial
먼저, 원자 정보 획득모듈(131)은 단백질 백본에 위치하며 모든 잔기가 동일하게 가지고 있는 , N, C의 원자에 대한 정보를 획득한다. First, the atomic
그리고, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 백본에서 획득한 정보를 이용하여 , N, C의 원자가 이루는 평면이 3차원의 공간좌표의 XY축의 평면과 평행이 되도록 위치시킨다. 그 다음, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 XY축과 평행하게 위치한 , N, C의 원자를 순서대로 좌표변환 및 회전 처리하여, , N, C의 원자를 XY평면의 동일한 위치선상에 정규화시킨다. And, the spatial
이하에서는 도 3 및 도10을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 3차원 이미지 생성장치를 이용한 3차원 이미지 생성방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method for generating a 3D image using a 3D image generating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 10.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 이미지 생성장치를 이용한 3차원 이미지 생성방법을 개략적으로 도시한 순서도이다. 3 is a flowchart schematically illustrating a method of generating a 3D image using a 3D image generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 단백질 데이터 입력부(110)는 외부 서버로부터 단백질에 대한 구조데이터를 입력 받는다(S310). As shown in FIG. 3, first, the protein
다시 설명하면, 단백질 데이터 입력부(110)는 PDB(Protein Data Bank)로 부터 원자좌표(Atomic coordinates)에 관한 정보를 포함한 단백질 데이터를 입력받는다. 이때, PDB(Protein Data Bank)는 단백질 데이터를 PDB파일 형식으로 제공한다. In other words, the protein
그 다음, 그룹형성부(120)는 입력받은 단백질 구조 데이터에 포함된 구조 정보를 이용하여 단백질을 잔기별로 분해한다(S320). Then, the
도 4는 도 3에 도시된 S320단계에서 단백질을 잔기별로 분해한 상태를 나타내는 예시도이다. 4 is an exemplary view showing a state in which the protein is decomposed by residues in step S320 shown in FIG. 3.
도 4에 도시된 바와 같이, 그룹형성부(120)는 단백질의 백본에 해당하며, 잔기의 기본 구성이 되는 , N, C를 중심으로 잔기를 분해한다.As shown in FIG. 4, the
먼저, 아미노산에 대해 설명하면, 아미노산은 염기성 성질을 가진 아민기(-NH2)와 산성 성질을 가진 카르복실기(-COOH)가 공존하는 특정한 구조를 지닌 분자를 말한다. 아민기와 카르복실기는 동일한 탄소 원자에 결합되어 있으며, 이 탄소를 알파 탄소라 부른다. 아미노산은 백본을 형성하는 알파탄소()와 질소(N) 및 탄소(C)를 중심으로 수소(H), 산소(O) 또는 다른 사이드 체인을 포함한다. 따라서, 그룹형성부(120)는 아미노산 즉, 잔기마다 기본 원자로 포함되는 알파탄소()와 질소(N) 및 탄소(C)를 중심으로 단백질을 잔기별로 분해한다. First, when describing amino acids, amino acids refer to molecules having a specific structure in which an amine group having a basic property (-NH2) and a carboxyl group having an acidic property (-COOH) coexist. The amine and carboxyl groups are bonded to the same carbon atom, and this carbon is called an alpha carbon. Amino acids form the backbone of alpha carbon ( ) And nitrogen (N) and carbon (C), and hydrogen (H), oxygen (O) or other side chains. Therefore, the
잔기 분해가 완료된 다음에, 그룹형성부(120)는 분해된 잔기내에 포함된 복수개의 원자들간의 거리값을 산출하고, 산출된 거리값을 이용하여 잔기의 중심점을 기준으로 일정한 거리내에 포함된 원자들을 그룹화한다(S330). After the residue decomposition is complete, the
이하에서는 도 5를 이용하여 잔기에 대한 그룹을 형성하는 방법을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method of forming a group for a residue will be described in more detail using FIG. 5.
도 5는 도 3에 도시된 S330단계를 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다. 5 is a flowchart schematically illustrating step S330 shown in FIG. 3.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 그룹형성부(120)는 분해된 잔기 내에 포함된 원자들간의 거리값을 산출한다(S331). 즉, 그룹형성부(120)는 입력받은 단백질 구조 데이터에 포함된 원좌좌표를 이용하여 원자들간의 거리값을 산출한다. As shown in FIG. 5, first, the
부연하면, 그룹형성부(120)는 잔기가 글라이신(GLY)인지 아닌지 판단한다. 따라서, 그룹형성부(120)는 글라이신일 경우 와 다른 원자간의 거리를 산출하고, 글라이신이 아닌 경우에는 와 다른 원자간의 거리를 산출한다. In other words, the
그리고, 그룹형성부(120)는 원자간의 거리를 하기의 수학식 1을 이용하여 산출한다. In addition, the
여기서, (x,y,z)는 또는 원자의 좌표이고, {(x',y',z'), (x",y",z")...}는 주변 원자의 좌표이다. Where (x,y,z) is or The coordinates of the atom, {(x',y',z'), (x",y",z")...} are the coordinates of the surrounding atoms.
그 다음, 그룹형성부(120)는 산출된 거리값을 이용하여 컷오프(cutoff)값을 설정한다(S332). 컷오프값은 잔기를 그룹화할 때 적용되는 반경에 대한 값으로써, 그룹형성부(120)는 잔기의 그룹화하는데 필요한 반경을 10Å으로 한정한다. 상기와 같이, 중심점으로부터의 반경에 대한 거리를 10Å으로 한정한 이유는 앞서 산출된 원자들의 거리에 대한 평균값이 3.63 Å으로 산출되고, 최대값은 6.10 Å으로 산출되었기 때문이다. 이와 같이, 그룹형성부(120)는 컷오프값을 10Å으로 설정함으로써, 분해된 잔기에 포함된 원자를 모두 그룹화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 해당 잔기와 주변 잔기들 간의 접촉정보를 얻을 수 있다. Then, the
S332단계와 같이 컷오프값에 대한 설정이 완료되면, 그룹형성부(120)는 반경이 10Å이내에 위치하고 있는 모든 원자들을 그룹화하기 위하여 잔기내에 중심이 되는 원자에 대한 정보를 획득한다(S333). When the setting of the cutoff value is completed as in step S332, the
즉, 그룹형성부(120)는 잔기내에 중심이 되는 원자를 중심점으로 설정한다. 여기서, 그룹형성부(120)는 잔기가 글라이신(GLY)일 경우에는 잔기의 원소 중에서 를 중심점으로 설정하고, 그 외의 잔기일 경우에는 원소 중에서 를 중심점으로 설정한다. That is, the
그 다음, 그룹형성부(120)는 획득한 중심점으로부터 반경 10Å이내에 위치하고 있는 모든 원자들을 그룹화한다(S334). 이때, 생성된 그룹은 중심점이 위치하고 있는 해당 잔기와 설정된 반경 이내에 위치하는 주변 다른 잔기들의 원자를 포함한다. Then, the
S334 단계와 같이 분해된 잔기별로 그룹이 완료된 다음에, 공간좌표 표시부(130)는 그룹화된 잔기에 포함되며 단백질의 백본에 해당하는 , N, C 원자를 3차원의 공간 좌표에 표시한다(S340). After the grouping for each decomposed residue is completed as in step S334, the spatial coordinate
이하에서는 도 6 내지 도 9를 이용하여 S340단계를 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, step S340 will be described in more detail with reference to FIGS. 6 to 9.
도 6은 도 3에 도시된 S340단계를 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다. 6 is a flowchart schematically illustrating step S340 illustrated in FIG. 3.
도 6에 도시된 바와 같이, 공간좌표 표시부(130)는 모든 잔기가 동일하게 가지고 있는 , N, C원자에 대한 정보를 획득한다(S341). 부연하면, 원자 정보 획득모듈(131)은 단백질 백본(backbone)에 위치하며 모든 잔기가 동일하게 가지고 있는 , N, C의 원자에 대한 정보를 획득한다. 여기서, , N, C의 원자에 대한 정보는 원자 좌표 및 원자간의 거리에 정보를 포함한다. As shown in Fig. 6, the spatial coordinate
그 다음, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 획득한 , N, C원자를 3차원 공간좌표의 XY축의 평면과 평행이 되도록 위치시킨다(S342). 이를 다시 설명하면, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 , N, C원자 중에서 를 3차원 공간좌표의 원점과 동일한 위치선상에 위치시킨다. 그 후, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 , N, C원자를 3차원 공간좌표의 XY축의 평면과 평행하도록 위치시킨다. Then, the spatial coordinate
이와 같이 , N, C원자와 XY축의 평면이 평행한 상태에서, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 원자를 XY축의 원점에 위치시킨다(S343).like this , In the state that the planes of the N, C atoms and the XY axis are parallel, the spatial coordinate
그리고, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 을 원점에 위치시킨 상태에서 N을 XY축의 평면에 사영시키고, Z축을 중심으로 회전시켜 N을 YZ축의 평면에 위치시킨다(S344). And, the spatial coordinate standardization module 132 N is projected on the plane of the XY axis while being positioned at the origin, and rotated around the Z axis to position N on the plane of the YZ axis (S344).
이하에서는 도 7을 이용하여 S344단계에 대해 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, step S344 will be described in more detail with reference to FIG. 7.
도 7은 도6에 도시된 S344단계에서 N을 YZ축의 평면에 위치시키는 방법을 개략적으로 도시한 예시도이다. FIG. 7 is an exemplary diagram schematically showing a method of positioning N on the plane of the YZ axis in step S344 shown in FIG. 6.
도 7에 도시된 바와 같이, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 N을 XY축의 평면에 사영시킨 다음, 사영되어 XY축의 평면에 위치한 N의 좌표에 대하여 벡터와 Y축의 사이에 형성된 사잇각을 추출한다.As shown in FIG. 7, the spatial coordinate
이때, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 하기의 수학식 2를 이용하여 N의 좌표에 대하여 벡터와 Y축의 사이에 형성된 사잇각을 산출한다. At this time, the spatial coordinate
여기서, 는 양의 Y축 벡터값으로서 (0, 1, 0)의 좌표값으로 나타내고, 는 N을 XY평면에 사영 시켰을 때의 벡터값으로 (, , 0)의 좌표값으로 나타낸다. here, Is a positive Y-axis vector value, expressed as a coordinate value of (0, 1, 0), Is the vector value when N is projected on the XY plane ( , , 0).
따라서, 의 값은 이 되고, |||| 는 1 × 의 값을 통해 산출된다. therefore, Is the value of Become, | || | Is 1 × It is calculated through the value of
그 다음, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 N이 YZ축의 평면에 닿도록 Z축을 중심으로 사잇각 만큼 회전시킨다. Then, the spatial coordinate
다음으로, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 YZ축의 평면에 위치한 N을 XY축의 평면에 위치하고 있는 와 동일 선상에 위치하도록 이동시켜 정규화한다(S345). Next, the spatial coordinate
이하에서는 도 8을 이용하여 S345단계에 대해 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, step S345 will be described in more detail with reference to FIG. 8.
도 8은 도6에 도시된 S345단계에서 N을 XY축의 평면에 평면에 위치시켜 정규화하는 방법을 개략적으로 도시한 예시도이다. FIG. 8 is an exemplary diagram schematically showing a method of normalizing by placing N on a plane of the XY axis in step S345 shown in FIG. 6.
도 8에 도시된 바와 같이, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 YZ축의 평면에 위치한 N의 좌표에 대한 벡터와 Y축의 사이에 형성된 사잇각을 추출한다. As shown in Figure 8, the spatial coordinate
이때, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 하기의 수학식 3을 이용하여 N의 좌표에 대한 벡터와 Y축의 사이에 형성된 사잇각을 산출한다. At this time, the spatial coordinate
여기서, 는 양의 Y축 벡터값으로서 (0, 1, 0)의 좌표값으로 나타내고, 는 N좌표의 벡터값으로 (0, , )의 좌표값으로 나타낸다. here, Is a positive Y-axis vector value, expressed as a coordinate value of (0, 1, 0), Is the vector value of N coordinates (0, , ).
따라서, 의 값은 이 되고, |||| 는 1 × 의 값을 통해 산출된다. therefore, Is the value of Become, | || | Is 1 × It is calculated through the value of
그 다음, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 N이 XY축의 평면에 닿도록 X축을 중심으로 사잇각 만큼 회전시킨다. Then, the spatial coordinate
상기와 같이, 와 N를 정규화 한 다음, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 C원자를 XZ축의 평면에 사영시킨 후, 좌표변환 및 회전처리를 이용하여 C원자를 정규화시킨다(S346). As above, After normalizing and N, the spatial coordinate
이하에서는 도 9를 이용하여 S346단계에 대해 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, step S346 will be described in more detail with reference to FIG. 9.
도 9는 도6에 도시된 S346단계에서 C원자를 XY축의 평면에 위치시켜 정규화하는 방법을 개략적으로 도시한 예시도이다. 9 is an exemplary view schematically showing a method of normalizing by placing a C atom on a plane of the XY axis in step S346 shown in FIG. 6.
도 9에 도시된 바와 같이, C원자가 XY축의 평면과 평행하게 위치한 상태에서, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 C 원자를 XZ축의 평면에 사영시킨다. 공간좌표 표준화 모듈(132)은 XZ축의 평면에 사영된 C 원자의 좌표를 이용하여 벡터와 X축의 사이에 형성된 사잇각을 추출한다. As shown in FIG. 9, in a state where the C atom is located parallel to the plane of the XY axis, the spatial coordinate
이때, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 하기의 수학식 4를 이용하여 벡터와 X축의 사이에 형성된 사잇각을 산출한다. At this time, the spatial coordinate
여기서, 는 양의 x축 벡터값으로서 (1, 0, 0)의 좌표값으로 나타내고, 는 C좌표를 XZ평면에 사영시켰을 때의 벡터값으로 (, 0, )의 좌표값으로 나타낸다. here, Is a positive x-axis vector value, expressed as a coordinate value of (1, 0, 0), Is the vector value when the C coordinate is projected on the XZ plane ( , 0, ).
따라서, 의 값은 이 되고, |||| 의 값은 1 × 을 통해 산출된다. therefore, Is the value of Become, | || | The value of is 1 × It is calculated through
그 다음, 공간좌표 표준화 모듈(132)은 C의 좌표가 XY축의 평면에 닿도록 사잇각만큼 Y축을 회전시킨다. 그러면, C원자는 와 N와 동일한 위치 선상에 위치하되, C의 좌표는 와 N의 좌표보다 큰 위치값을 가진다. Then, the spatial coordinate
S340단계와 같이, , N, C원자를 XY축의 평면상에 정규화 시킨 다음, 3차원 이미지 변환부(140)는 , N, C원자의 주변에 위치하며 그룹형성부(120)을 통해 그룹화되었던 모든 원자들을 3차원 공간좌표상에 표시하여 이미지화시킨다(S350).Like step S340, , N, C atoms are normalized on the plane of the XY axis, and then the 3D
3차원 이미지 변환부(140)는 XY축의 평면상에 정규화시킨 , N, C의 좌표를 잔기의 가 원점이 되도록 좌표를 이동하여 위치시킨 다음, 를 중심으로 와의 거리가 컷오프 값보다 작은 모든 원자의 좌표를 표시한다. The 3D
한편, 이미지화되는 잔기가 글라이신일 경우에는 대신에 를 중심으로 와의 거리가 컷오프 값보다 작은 모든 원자의 좌표를 표시한다.On the other hand, when the residue to be imaged is glycine, Instead of Centered on Displays the coordinates of all atoms whose distance from is less than the cutoff value.
도 10은 도 3에 도시된 S350단계에서 그룹화된 모든 원소들을 3차원 좌표공간상에 표시한 상태를 나타내는 예시도이다. FIG. 10 is an exemplary view showing a state in which all elements grouped in step S350 shown in FIG. 3 are displayed in a three-dimensional coordinate space.
3차원 이미지 변환부(140)는 도 10에 도시된 바와 같이, 잔기의 또는 를 중심으로 , N, C의 좌표를 위치시키고, 그룹화된 모든 원자들을 , N, C의 주변에 위치하며 3차원 이미지를 생성한다. As shown in FIG. 10, the 3D
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 단백질의 아미노산 잔기와 그 주변환경을 표현하는 3차원 이미지를 생성함으로써, 데이터 분석 및 인공지능 모델을 학습 할 수 있는 데이터로 사용할 수 있으므로 인공지능 융합의 새로운 가능성을 열어줄 원료로 제공될 수 있는 효과를 지닌다. As described above, according to an embodiment of the present invention, a new possibility of artificial intelligence fusion is possible because it can be used as data for learning data analysis and artificial intelligence models by creating a three-dimensional image representing the amino acid residues of proteins and their surroundings. It has an effect that can be provided as a raw material that will open up.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 이미지 생성을 수행할 때 동일한 위치선상으로의 정규화 과정을 포함하므로, 잔기의 종류 및 다른 잔기와의 접촉을 효과적으로 식별 가능하게 하고, 수소제거 및 채널증가 등을 통해 원하는 형태로의 확장이 가능한 효과를 도모할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, since the normalization process to the same position line is included when performing 3D image generation, it is possible to effectively identify the kind of residue and contact with other residues, and hydrogen removal and channel increase. It is possible to achieve an effect that can be expanded into a desired shape through the like.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical idea of the following claims.
100 : 3차원 이미지 생성 장치
110 : 단백질 데이터 입력부
120 : 그룹형성부
130 : 공간좌표 표시부
131 : 원자 정보 획득모듈
132 : 공간좌표 표준화 모듈
140 : 3차원 이미지 변환부100: 3D image generating device
110: protein data input unit
120: group formation unit
130: spatial coordinate display unit
131: atomic information acquisition module
132: spatial coordinate standardization module
140: 3D image conversion unit
Claims (16)
단백질에 대한 구조 데이터를 입력받는 단백질 데이터 입력부,
상기 입력된 단백질에 대한 구조 데이터에 포함된 원자 좌표를 이용하여 단백질을 구성하는 각각의 잔기에 포함된 원자간의 거리를 계산하고, 계산된 거리값에 따라잔기에 대한 그룹을 형성하는 그룹형성부,
상기 형성된 그룹 내에 포함되며, 각각의 잔기의 기본 구성이 되는 , N, C의 원자를 3차원의 공간 좌표에 표시하는 공간좌표 표시부, 그리고
상기 3차원 공간 좌표에 상기 그룹을 형성하는 모든 원자들을 표시하는 3차원 이미지 변환부를 포함하며,
상기 그룹형성부는,
상기 수신된 단백질 구조 데이터를 이용하여 잔기 별로 분해하고, 상기 분해한 잔기에 포함되는 모든 원자들간의 거리를 산출한 다음, 잔기내에 중심이 되는 원자로부터 기 설정한 컷오프(cutoff)값을 가진 반경 이내에 위치하는 모든 원자에 대한 정보를 획득 및 그룹화하며,
상기 중심이 되는 원자는 중심점으로 설정되며, 잔기가 글라이신(GLY)일 경우에는 잔기의 원소 중에서 를 중심점으로 설정하고, 그 외의 잔기일 경우에는 원소 중에서 를 중심점으로 설정하는 3차원 이미지 생성장치.In an apparatus for generating a three-dimensional image of an environment around an amino acid residue of a protein,
A protein data input unit that receives structural data for a protein,
A group forming unit that calculates the distance between atoms included in each residue constituting the protein using atomic coordinates included in the input structural data of the protein, and forms a group for the residue according to the calculated distance value,
Contained within the group formed above, which is the basic constitution of each residue , A spatial coordinate display unit that displays N, C atoms in three-dimensional spatial coordinates, and
A 3D image conversion unit displaying all atoms forming the group in the 3D space coordinates,
The group forming unit,
The received protein structure data is used to decompose by residue, calculate the distance between all atoms included in the decomposed residue, and then within a radius with a preset cutoff value from the central atom in the residue. Acquires and groups information about all atoms located,
The central atom is set as the central point, and when the residue is glycine (GLY), among the elements of the residue Is set as the center point, and in the case of other residues, among the elements A 3D image generating device that sets as the center point.
상기 공간좌표 표시부는,
상기 단백질 백본(backbone)에 위치하며 모든 잔기가 동일하게 가지고 있는 , N, C의 원자에 대한 정보를 획득하는 원자 정보 획득모듈, 그리고
상기 백본에서 획득한 , N, C의 원자가 이루는 평면이 3차원의 공간좌표의 XY축의 평면과 평행이 되도록 위치시키고, 상기 XY축과 평행하게 위치한 , N, C의 원자 중에서 을 원점에 위치시킨 다음, 상기 을 중심으로 N과 C를 좌표변환 및 회전처리를 이용하여 정규화하는 공간좌표 표준화 모듈을 포함하는 3차원 이미지 생성 장치.The method of claim 1,
The spatial coordinate display unit,
It is located in the protein backbone and all residues have the same , Atomic information acquisition module that acquires information on the atoms of N, C, and
Obtained from the backbone , N, C is positioned so that the plane formed by the atoms is parallel to the plane of the XY axis of the three-dimensional spatial coordinates, and is located parallel to the XY axis. , Among the atoms of N, C To the origin, and then A three-dimensional image generating apparatus including a spatial coordinate standardization module that normalizes N and C using coordinate transformation and rotation processing around.
상기 공간좌표 표준화 모듈은,
상기 3가지의 원자 중에서 의 좌표가 XY축의 원점에 위치하도록 좌표를 이동시키고,
상기 을 원점에 위치시킨 상태에서 N의 좌표를 XY축의 평면에 사영시킨 다음, XY축의 평면에 위치한 N의 좌표에 대한 벡터와 Y축의 사이에 형성된 사잇각을 이용하여 N의 좌표가 YZ축의 평면에 닿도록 Z축을 회전시키며,
상기 회전된 N의 좌표에 대한 벡터와 Y축의 사이에 형성된 사잇각을 이용하여 N의 좌표가 XY축의 평면에 닿도록 X축을 회전시키고, 그리고
상기 C의 좌표를 XZ축의 평면에 사영시킨 다음, 벡터와 X축의 사이에 형성된 사잇각을 이용하여 C의 좌표가 XY축의 평면에 닿도록 Y축을 회전시킴으로써, 상기 , N, C의 원자가 XY축의 평면상에 평행하게 위치하는 3차원 이미지 생성 장치.The method of claim 4,
The spatial coordinate standardization module,
Among the above three atoms Move the coordinates so that the coordinates of are located at the origin of the XY axis,
remind Position N at the origin, project the coordinates of N onto the plane of the XY axis, and then project the coordinates of N at the plane of the XY axis. By using the angle formed between the vector and the Y axis, the Z axis is rotated so that the coordinates of N reach the plane of the YZ axis,
For the coordinates of the rotated N Rotate the X axis so that the coordinates of N touch the plane of the XY axis using the angle formed between the vector and the Y axis, and
Projecting the coordinates of C on the plane of the XZ axis, By rotating the Y-axis so that the coordinates of C touch the plane of the XY-axis by using the angle formed between the vector and the X-axis, the above , N, C atoms are located in parallel on the plane of the XY axis 3D image generating device.
상기 공간좌표 표준화 모듈은,
상기 의 좌표를 원점에 위치시킨 상태에서 벡터는 y축과 평행하고, C의 좌표는 와 N의 좌표보다 큰 위치값을 갖는 3차원 이미지 생성 장치.The method of claim 4,
The spatial coordinate standardization module,
remind With the coordinates of The vector is parallel to the y-axis, and the coordinates of C are A 3D image generating apparatus having a position value greater than the coordinates of and N.
상기 3차원 이미지 변환부는,
XY축의 평면상에 정규화시킨 , N, C의 좌표를 잔기의 가 원점이 되는 좌표에 이동하여 위치시킨 다음, 상기 를 중심으로 상기 와의 거리가 컷오프(cutoff)값보다 작은 모든 원자의 좌표를 표시하는 3차원 이미지 생성 장치.The method of claim 1,
The 3D image conversion unit,
Normalized on the plane of the XY axis , N, C coordinates of the residues Move to the coordinate where is the origin and place it, then Centered on A three-dimensional image generating device that displays the coordinates of all atoms whose distance is less than the cutoff value.
상기 3차원 이미지 변환부는,
상기 그룹화된 잔기가 글라이신(GLY)일 경우, XY축의 평면상에 정규화시킨 , N, C의 좌표의 를 중심으로 상기 와의 거리가 컷오프(cutoff)값보다 작은 모든 원자의 좌표를 표시하는 3차원 이미지 생성 장치.The method of claim 1,
The 3D image conversion unit,
When the grouped residue is glycine (GLY), normalized on the plane of the XY axis , N, C of the coordinates Centered on A three-dimensional image generating device that displays the coordinates of all atoms whose distance is less than the cutoff value.
단백질에 대한 구조 데이터를 입력받는 단계,
상기 입력된 단백질에 대한 구조 데이터에 포함된 원자 좌표를 이용하여 단백질을 구성하는 각각의 잔기에 포함된 원자간의 거리를 계산하고, 계산된 거리값에 따라잔기에 대한 그룹을 형성하는 단계,
상기 형성된 그룹 내에 포함되며, 각각의 잔기의 기본 구성이 되는 , N, C의 원자를 3차원의 공간 좌표로 정규화하는 단계, 그리고
상기 3차원 공간 좌표에 상기 그룹을 형성하는 모든 원자들을 표시하여 이미지화하는 단계를 포함하며,
상기 잔기에 대한 그룹을 형성하는 단계는,
상기 수신된 단백질 데이터를 이용하여 단백질을 잔기별로 분해하고, 분해한 잔기에 포함되는 원자들간의 거리값을 산출하는 단계,
상기 산출된 거리값을 이용하여 컷오프(cutoff)값을 설정하는 단계,
상기 잔기에 포함된 복수개의 원자 중에서 중심이 되는 원자를 획득하는 단계, 그리고
상기 계산된 원자들간의 거리값과 컷오프(cutoff)값을 비교하여, 상기 중심이 되는 원자로부터 설정한 컷오프(cutoff)값을 가진 반경 이내에 위치하는 모든 원자들을 그룹화하며, 상기 형성된 그룹내의 원자에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함하고,
상기 중심이 되는 원자는, 잔기가 글라이신(GLY)일 경우에는 잔기의 원소 중에서 로 설정되고, 그 외의 잔기일 경우에는 원소 중에서 로 설정된는 3차원 이미지 생성방법.In a method for generating a three-dimensional image of an environment around an amino acid residue of a protein using a three-dimensional image generating device,
Receiving structural data for the protein,
Calculating the distance between atoms included in each residue constituting the protein using atomic coordinates included in the input structural data for the protein, and forming a group for the residue according to the calculated distance value,
Contained within the group formed above, which is the basic constitution of each residue , Normalizing atoms of N, C into three-dimensional spatial coordinates, and
Including the step of displaying and imaging all the atoms forming the group in the three-dimensional space coordinates,
The step of forming a group for the moiety,
Decomposing the protein for each residue using the received protein data, and calculating a distance value between atoms included in the decomposed residue,
Setting a cutoff value using the calculated distance value,
Obtaining a central atom from among a plurality of atoms contained in the residue, and
By comparing the calculated distance between the atoms and a cutoff value, all atoms located within a radius having a cutoff value set from the center atom are grouped, and the atoms in the formed group are grouped. Including obtaining information,
When the residue is glycine (GLY), the central atom is among the elements of the residue. Is set to, and in the case of other residues, among the elements The 3D image generation method is set to.
상기 3차원의 공간 좌표로 정규화하는 단계는,
상기 단백질 백본(backbone)에 위치하며 모든 잔기가 동일하게 가지고 있는 , N, C의 원자에 대한 정보를 획득하는 단계,
상기 획득한 , N, C의 원자가 이루는 평면이 3차원의 공간좌표의 XY축의 평면과 평행이 되도록 위치시키는 단계, 그리고
상기 XY축과 평행하게 위치한 , N, C의 원자 중에서 을 원점에 위치시킨 다음, 상기 을 중심으로 N과 C를 좌표변환 및 회전처리를 이용하여 공간 좌표를 정규화하는 단계를 포함하는 3차원 이미지 생성 방법.The method of claim 9,
The step of normalizing to the three-dimensional spatial coordinates,
It is located in the protein backbone and all residues have the same , Obtaining information on the atoms of N, C,
Obtained above , Positioning the plane formed by the atoms of N, C so that it is parallel to the plane of the XY axis of the three-dimensional spatial coordinates, and
Located parallel to the XY axis , Among the atoms of N, C To the origin, and then 3D image generation method comprising the step of normalizing the spatial coordinates using the coordinate transformation and rotation processing N and C centered on.
상기 공간 좌표를 정규화하는 단계는,
상기 3가지의 원자 중에서 의 좌표가 XY축의 원점에 위치하도록 좌표를 이동시키는 단계,
상기 을 원점에 위치시킨 상태에서 N의 좌표를 XY축의 평면에 사영시킨 다음, XY축의 평면에 위치한 N의 좌표에 대한 벡터와 Y축의 사이에 형성된 사잇각을 이용하여 N의 좌표가 YZ축의 평면에 닿도록 Z축을 회전시키는 단계,
상기 회전된 N의 좌표에 대한 벡터와 Y축의 사이에 형성된 사잇각을 이용하여 N의 좌표가 XY축의 평면에 닿도록 X축을 회전시키는 단계, 그리고
상기 C의 좌표를 XZ축의 평면에 사영시킨 다음, 벡터와 X축의 사이에 형성된 사잇각을 이용하여 C의 좌표가 XY축의 평면에 닿도록 Y축을 회전시키는 단계를 포함하는 3차원 이미지 생성 방법.The method of claim 12,
Normalizing the spatial coordinates,
Among the above three atoms Moving the coordinates so that the coordinates of are located at the origin of the XY axis,
remind Position N at the origin, project the coordinates of N onto the plane of the XY axis, and then project the coordinates of N at the plane of the XY axis. Rotating the Z-axis so that the coordinates of N touch the plane of the YZ-axis by using the angle formed between the vector and the Y-axis,
For the coordinates of the rotated N Rotating the X-axis so that the coordinates of N touch the plane of the XY-axis by using the angle formed between the vector and the Y-axis, and
Projecting the coordinates of C on the plane of the XZ axis, 3D image generation method comprising the step of rotating the Y axis so that the coordinates of C contact the plane of the XY axis by using the intervening angle formed between the vector and the X axis.
상기 공간 좌표를 정규화하는 단계는,
상기 의 좌표를 원점에 위치시킨 상태에서 벡터는 y축과 평행하며, C의 좌표는 와 N의 좌표보다 크게 위치하는 3차원 이미지 생성 방법.The method of claim 12,
Normalizing the spatial coordinates,
remind With the coordinates of The vector is parallel to the y-axis, and the coordinates of C are A 3D image generation method that is located larger than the coordinates of and N.
상기 이미지화하는 단계는,
XY축의 평면상에 정규화시킨 , N, C의 좌표를 잔기의 가 원점이 되는 좌표에 이동하여 위치시킨 다음, 상기 를 중심으로 상기 와의 거리가 컷오프(cutoff)값보다 작은 모든 원자의 좌표를 표시하는 3차원 이미지 생성 방법.The method of claim 9,
The imaging step,
Normalized on the plane of the XY axis , N, C coordinates of the residues Move to the coordinate where is the origin and place it, then Centered on A three-dimensional image generation method that displays the coordinates of all atoms whose distance from is less than the cutoff value.
상기 이미지화하는 단계는,
상기 그룹화된 잔기가 글라이신(GLY)일 경우,
XY축의 평면상에 정규화시킨 , N, C의 좌표의 를 중심으로 상기 와의 거리가 컷오프(cutoff)값보다 작은 모든 원자의 좌표를 표시하는 3차원 이미지 생성 방법.The method of claim 9,
The imaging step,
When the grouped residue is glycine (GLY),
Normalized on the plane of the XY axis , N, C of the coordinates Centered on A three-dimensional image generation method that displays the coordinates of all atoms whose distance from is less than the cutoff value.
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KR1020180153613A KR102199500B1 (en) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | A three dimensional image generation appratus of amino acid residues in protein context and thereof method |
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Non-Patent Citations (1)
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Peng et al. BMC Structural Biology (2014) 14:27, DOI 10.1186/s12900-014-0027-8. 1부.* |
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