WO2005022436A1

WO2005022436A1 - 蛋白質機能発現機構表示のための蛋白質構造三次元表示システム

Info

Publication number: WO2005022436A1
Application number: PCT/JP2004/012118
Authority: WO
Inventors: Nozomi Nagano
Original assignee: National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology; Japan Science And Technology Agency
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2005-03-10
Also published as: JPWO2005022436A1

Abstract

　酵素や情報伝達系に関係する蛋白質の機能、機構を立体的に理解することができる蛋白質機能発現機構表示のための蛋白質構造三次元表示システムを提供する。　蛋白質構造三次元表示システムは、蛋白質を構成する分子の座標データをそれぞれの蛋白質分子毎にレコードファイルとして格納している蛋白質データベースと、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読み出し一時記憶する読み出しバッファ手段と、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対してそれぞれに表示属性を設定する表示属性設定手段と、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読込み、当該ファイルに対応づけられている表示属性に基づいて、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示する表示処理手段とを備える。

Description

明細書

蛋白質機能発現機構表示のための蛋白質構造三次元表示システム技術分野

[0001] 本発明は、蛋白質科学、バイオインフォマティクス (情報処理技術を駆使して生物学を解析する分野)技術を利用することで、蛋白質、特に、酵素や情報伝達系に関わる蛋白質の機能、機構を立体的に理解することができるように、蛋白質構造データのファイルの複数を同時に開き、作用機構を表示するための矢印、断続線、直線等による結合状態を三次元的に表示することのできる蛋白質機能発現機構表示のための蛋白質構造三次元表示システムに関する。

背景技術

[0002] 物理的に、また、化学的に、新ヽ (未知の）物質の性質を調べたり、新、物質を人工的に創造するために、 X線結晶解析装置や NMRなど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がデータベースに蓄積され、その蓄積されたデータベースであるプロテイン.データ.バンク（PDB: Protein Data Bank)の情報を利用して、研究'開発を行われて、る。

[0003] このため、 PDBには、蛋白質の X線結晶解析により明らかになった蛋白質の立体構造に関する情報が所定のデータフォーマットに従って登録されている。蛋白質は、複数のアミノ酸が一本の鎖のように連結して、この鎖が生体内で折りたたまることによつて立体構造を形成している。この立体構造のデータが PDBに登録され、利用可能な状態に格納されている。 PDBには、具体的には、蛋白質の名前、管理番号、蛋白質を構成するアミノ酸残基を特定するアミノ酸残基番号、各アミノ酸残基を構成する各原子及びその三次元座標の情報（レコードデータ）が登録されて 1、る。

[0004] これまでの化学的な研究の成果から、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が知られており、従って、物質の改変や新しい機能を創成するためには、各物質の立体構造中に共通的に存在する類似な構造を探し出すことなどを行い、各物質の立体構造が解析されて、その研究が行われる。

[0005] このような解析のためには、従来から、蛋白質の立体構造を三次元的に表示できるソフトウェア「RASMOL」が多くの研究者に利用されている（非特許文献 1および非特許文献 2参照)。この蛋白質立体構造表示ソフトウェア「RASMOL」は、蛋白質のデータベース「PDB」に対応したフォーマットで記述されたデータに基づいて、蛋白質の生体分子の立体構造を表示できるものとなっている。

[0006] 蛋白質立体構造表示ソフトウエア「RASMOL」で蛋白質の立体構造の表示を行う場合、その表示については、 PDBのそれぞれの蛋白質のレコードデータを、 1フアイルずつ表示することができるが、複数ファイルの立体構造を時系列的に順次表示することはできない。また、触媒反応、情報伝達などの原子間、分子間の反応を表現する機能も含まれていない。

[0007] この種の技術としては、特許文献 1に示されるように、従来から、蛋白質分子の個々の局所構造間の相互作用が立体構造形成にどのように寄与しているかを評価するために、コンピュータを利用して、局所構造の関係を表示する蛋白質分子立体構造解析装置が開発されている。

[0008] この蛋白質分子立体構造解析装置においては、蛋白質の立体構造形成は、互いに親和性をもったアミノ酸残基の側鎖同士が凝集し、接触しょうとする力を主要な原動力としているとして、側鎖同士が接触している力否かをもって、アミノ酸残基間の相互作用の指標とし、これらを判断し、その依存関係表示処理では、局所構造の間の依存関係を有向グラフを表す図形によって表示して、る。

[0009] 非特許文献 1： RASMOL; biomolecular graphis for all, Trends Biochem

Sci.20- SEPTEMBER 1995, p. 374-376

非特許文献 2 : A dynamic look at structures; WWW- Entrez and the Molecular

Modeling Database, Trends Biochem Sci. 21 -JUNE 1996, p. 226-229

非特許文献 3： Kinemages- simple macromolecular graphics for interacticve teaching and publication, Trends Biochem Sci. 19— MARCH 1994, p. 135—138

特許文献 1：特開平 05- 282381号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] このため、従来においては、触媒反応、情報伝達などの原子間、分子間の反応を表現するためには、例えば、図 1に示されるように、構造をより正確に表している「いす型」の模式図により、シンボルィ匕した分子を表示して、その分子の一部分において、原子間の関係を矢印などで触媒機構を表現している。このような表現形態による触媒機構の表示においては、立体構造が考慮されていないため、十分に触媒機構の内容を表現しきれず、酵素分子の触媒機構のための十分な理解を得られな!/ヽと、う問題がある。

[0011] 具体的に説明すると、図 1は酵素の触媒機構を表現する模式図の一例であり、この模式図 200では、触媒機構を表現するための適当な分子状態 201を適当に表示して、そのそれぞれの分子状態の関係を描画する。ここでは、基質 (リガンド）が第 1の中間体および第 2の中間体を経て、第 1の産物（リガンド)および第 2の産物（リガンド) に至る触媒反応の可逆的なプロセスを表現しているものとなっている。しかし、このように表現形態では、立体構造が考慮されていないため、結合関係、分子間の電子の移動状態など、十分に詳細に表現することができない。

[0012] 蛋白質等の解析において、同様な立体構造を持つ分子間であれば、分子間の電子の移動により、同様な触媒機構による反応が起こることが想定されるが、図 1に示すような模式図では、そのような内容を確認することができないという問題点がある。

[0013] 本発明は、上記のような従来における問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、酵素や情報伝達系に関わる蛋白質の機能、機構を立体的に理解することができるように、蛋白質構造データの複数ファイルを同時に開くことができ、触媒機構を表示するための矢印を三次元的に表示することのできる蛋白質機能発現機構表示のための蛋白質構造三次元表示システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0014] (1)上記のような目的を達成するため、本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、蛋白質を構成する分子の座標データをそれぞれの蛋白質分子毎にレコードファイルとして格納している蛋白質データベースと、前記蛋白質レコードファィルの複数ファイルを読み出し一時記憶する読み出しバッファ手段と、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対してそれぞれに表示属性を設定する表示属性設定手段と、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読込み、当該ファイルに対応づけられている表示属性に基づいて、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示する表示処理手段とを備えることを特徴とする。

[0015] (2)また、本発明による蛋白質構造三次元表示システムは、前記（1)の蛋白質構造三次元表示システムの特徴に加えて、前記表示属性設定手段は、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対して同じ表示属性を設定し、表示処理手段が、複数の異なる蛋白質構造を同じ視点となるように、拡大、縮小、回転、並進の表示属性により表示することを特徴とする。

[0016] (3)また、本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、前記（1)または（2)の蛋白質構造三次元表示システムの特徴に加えて、更に、前記表示処理手段により表示された蛋白質構造の中の複数の原子をユーザの操作入力により特定する入力手段と、前記表示処理手段にて表示された蛋白質構造の原子が前記入力手段によるユーザの操作入力により特定された場合、特定された原子の間に原子間の関係を表示する原子間関係表示処理を行う原子間関係表示処理手段と、前記原子間関係表示処理により関係が表示された各原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持する表示属性保持手段を備えることを特徴とする。

[0017] (4)本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、前記（3)の蛋白質構造三次元表示システムの特徴に加えて、前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に矢印を表示する矢印表示処理を行う矢印表示処理手段を備え、前記表示属性保持手段は、前記矢印が表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持することを特徴とする。

[0018] (5)また、本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、前記（3)の蛋白質構造三次元表示システムの特徴に加えて、前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に柱体状の直線を三次元表示する直線表示処理を行う直線表示処理手段を備え、前記表示属性保持手段は、前記柱体状の直線が三次元表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持することを特徴とする。

[0019] (6)また、本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、前記（3)の蛋白質構造三次元表示システムの特徴に加えて、前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に等間隔に配置された点体もしくは柱体またはその組み合わせを三次元表示する断続線表示処理を行う断続線表示処理手段を備え、前記表示属性保持手段は、前記等間隔に配置された点体もしくは柱体またはその組み合わせが表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードフアイルに対応付けして当該表示属性を保持することを特徴とする。

[0020] 上述したように、本発明によれば、蛋白質構造の原子間の関係は、原子間関係表示処理手段に備えられる矢印表示処理手段、直線表示処理手段、または断続線表示処理手段によって簡便に目視確認することを可能としたものである。矢印表示処理手段、直線表示処理手段、断続線表示処理手段は、それぞれが単独に用いられることにより、また、任意に組み合わせることにより、原子間の関係の表示を行うようにすることができる。つまり、各表示処理手段による原子間の関係の表示を直列的に組み合わせた表示のほか、各表示処理手段による表示を並列的に組み合わせた二重線状の表示も可能である。より具体的には、矢印と直線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態、矢印と断続線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態、直線と断続線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態などて、原子間の関係の表示を行うことができる。

[0021] また、ここでの原子間関係表示処理手段 (矢印表示処理手段、直線表示処理手段、断続線表示処理手段、およびこれらの組み合わせ）により表示される原子間の関係の各表示形態は、予め原子間の関係に対応させるように任意に定義付けしておくことにより、原子間の関係を目視により容易に確認することができて、その原子間の関係を簡単に把握することができる。

発明の効果

[0022] 本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、蛋白質データベースが、蛋白質を構成する分子の座標データをそれぞれの蛋白質分子毎にレコードフアイルとして格納しており、読み出しバッファ手段により、蛋白質データベース力も前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読み出し一時記憶すると、表示属性設定手段力蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対してそれぞれに表示属性を設定しているので、表示処理手段が、読み出しバッファ手段を介して、蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読込み、当該ファイルに対応づけられている表示属性に基づいて、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示する。このように、本発明の蛋白質構造三次元表示システムによれば、酵素蛋白質の触媒機構、蛋白質の相互作用的な機能 (例えば情報伝達系等)等を表示するために、蛋白質レコードファイルの複数ファイルが読み込まれ、当該ファイルに対応づけられてヽる表示属性に基づき、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示するので、蛋白質の立体構造モデルを三次元的 ·時系列的に連続的に表示することができる。このため、触媒の作用機構などが適切に表示画面上に表示されるものとなる。

[0023] また、本発明の蛋白質構造三次元表示システムによれば、表示された蛋白質構造の原子の間で、相互作用する原子が、ユーザの操作入力により特定された場合に、当該原子間'分子間の関係が、原子の間を三次元表示の矢印、断続線または直線（等間隔に配置された点体もしくは柱体またはその組み合わせ)などによるマーク付け (矢印等により結ぶ形態の表示）により表示されるので、原子間の関係が適切に表現される。

発明を実施するための最良の形態

[0024] 以下、本発明を実施する場合の一形態について図面を参照して説明する。図 2は、本発明による第 1の実施例の蛋白質機能発現機構を表示するための蛋白質構造三次元表示システムの全体のシステム構成を示す図である。図 2において、 101は蛋白質立体構造データが格納されているデータベース、 102は三次元構造'機能表示システム、 103はディスプレイ装置、 104は入力処理サブシステム、 105はキ

[0025] データベース 101には、蛋白質を構成する分子および原子の三次元座標の情報力蛋白質立体構造データ (PDB様式)として格納されている。三次元構造 ·機能表示システム 102が、データベース 101から読み込んだ蛋白質を構成する分子および原子の三次元座標の情報に基づいて、入力処理サブシステム 104からの表示制御データに従って、表示処理のためのデータ力卩ェを行い、表示装置 103において、分子および原子などを三次元表示する。この三次元構造'機能表示システム 102の主要部である蛋白質立体構造データから分子構造を三次元表示する高度な画像情報処理を行う表示処理エンジンとしては、蛋白質の立体構造を三次元表示するソフトゥア「RASMOL」（非特許文献 1,非特許文献 2)が利用される。

[0026] その場合、表示画面にお!、て分子構造を三次元表示する表示内容は、入力処理サブシステム 104が出力する表示制御データに従って、蛋白質の構造が表示装置 1 03の表示画面に三次元表示される。入力処理サブシステム 104は、キーボード 105 およびポインティングデバイスのマウス 106から受け付けたユーザの入力操作に基づくデータ入力に従って、三次元表示のための操作入力をリアルタイムに受け付け、ュ一ザの希望する表示視点の回転、反転、色づけの変更などの表示制御データを、三次元構造 ·機能表示システム 102に供給する。三次元構造 ·機能表示システム 102 は、その表示制御データに基づいて、蛋白質を構成する分子および原子の三次元構造を表示する。

[0027] このように、入力処理サブシステム 104から三次元構造 ·機能表示システム 102に供給される表示制御データは、ユーザのマウス操作やキーボードからのキー入力操作により生成されて、コマンドとして三次元構造'機能表示システム 102に送られるが、それらの一連のコマンドは、スクリプトファイルとして予め作成されて記憶されている記憶装置または記憶媒体等から供給されても良い。

[0028] その場合に、入力処理サブシステム 104には、スクリプトファイルの内容を解釈する解釈処理部が設けられ、スクリプトファイルとされた一連のコマンドを順次解釈して実行させるように構成される。すなわち、入力処理サブシステム 104により、三次元構造 •機能表示システム 102に対する表示制御データを生成して、分子構造を三次元表示する場合の表示の態様が制御される。

[0029] 図 3は、蛋白質構造三次元表示システムの三次元構造'機能表示システムにおけるシステム要素の構成を詳細に示すブロック図である。図 3において、 101は蛋白質立体構造データが格納されているデータベース、 102は三次元構造'機能表示システム、 103はディスプレイ装置、 104は入力処理サブシステムである。また、 11はファィルバッファ、 12は分子構造の三次元表示を行う表示処理部、 13は表示属性設定部、 14はスクリプトファイルを一時的に格納するスクリプトファイル記憶部、 15は三次元表示の矢印を描画する矢印表示処理部、 16は三次元表示の断続線 (等間隔に配置された点体もしくは柱体またはこれらの組合せの列）を描画する断続線表示処理部、 17は三次元表示の直線（円柱状の直線)を描画する直線表示処理部である。 50 は原子間関係表示処理部、 51は表示属性保持部である。

[0030] 蛋白質立体構造データが格納されているデータベース 101,三次元構造 ·機能表示システム 102,ディスプレイ装置 103および入力処理サブシステム 104は、蛋白質構造三次元表示システムのシステム構成（図 2)により説明した内容と同様なシステム要素である。

[0031] 三次元構造'機能表示システム 102は、図 3に示されるように、分子構造の三次元表示処理を行う表示処理部 12を中心に構成され、他のシステム要素として、ファイルノッファ 11、表示属性設定部 13、スクリプトファイルを一時的に格納するスクリプトフアイル記憶部 14、原子間関係表示処理部 50、表示属性保持部 51が備えられている。原子間関係表示処理部 50には、矢印表示処理部 15、断続線表示処理部 16、直線表示処理部 17が設けられており、これらを制御して、ユーザの操作入力により、相互作用する 2つの原子が特定された場合に、その原子の間の関係を表示するための処理を行う。

[0032] つまり、ユーザが入力処理サブシステム 104を介して、表示処理部 12により表示された蛋白質構造の原子がユーザの操作入力により特定した場合、原子間関係表示処理部 50は、特定された原子の間の関係を表示する原子間関係表示処理を行う。これは、原子間関係表示処理部 50が、矢印表示処理部 15、断続線表示処理部 16、または、直線表示処理部 17を制御し、その表示処理を行う。このような表示処理が行われた場合、表示属性保持部 51は、原子間関係表示処理により関係が表示された各原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして、この表示属性のデータ（表示制御データ）を保持する。

[0033] 矢印表示処理部 15は、三次元表示の矢印を描画する表示処理を行い、断続線表示処理部 16は、三次元表示の小球等の点体、もしくは円柱等の柱体、またはこれらの組合せにより点線、破線、鎖線等の断続線を描画する表示処理を行う。直線表示処理部 17は、三次元表示の直線を描画する表示処理を行う。

[0034] なお、図示されてないが、これらのシステム要素を制御する制御処理部が備えられており、制御処理部は、ユーザ力の要求に応じて、ユーザが表示を希望する蛋白質の立体構造表示のためのレコードファイルを、データベース 101にアクセスして取得し、また、スクリプトファイルのコマンドスクリプトに従って、各システム要素を制御して、ユーザの希望する表示形態に従って、分子構造をディスプレイ装置 103の表示画面上に三次元表示する制御を行う。

[0035] データベース 101には、蛋白質を構成する分子の座標データがそれぞれの蛋白質分子毎にレコードファイルとして格納されている。ファイルバッファ 11は、表示画面に表示する蛋白質のレコードファイルの複数ファイルを読み出して一時記憶する。表示属性設定部 13は、蛋白質のレコードファイルの複数ファイルに対してそれぞれに表示属性を設定する。それぞれのレコードファイルごとに設定された表示属性は、表示処理部 12に供給される。表示処理部は、レコードファイルに対して設定されている表示属性の設定データ (表示制御データ）に従って、分子構造を三次元表示する表示処理を行う。

[0036] 表示処理部 12は、ファイルバッファ 11に読み込まれた蛋白質のレコードファイルの複数ファイルに対して、当該レコードファイルに対応づけられている表示属性に基づいて、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示する。

[0037] この場合に、表示属性設定部 13が、例えば、レコードファイルの複数ファイルに対して同じ表示属性を設定すると、表示処理部 12では、分子構造を三次元表示する場合において、複数の異なる蛋白質構造を同じ視点となるように、拡大、縮小、回転、並進の表示制御を行って、分子構造を表示することができる。このように表示すると、同じ視点において複数の異なる蛋白質の分子構造を画面表示することができる。設定された表示属性のデータは、表示属性保持部 51に記憶されて保持される。

[0038] 原子間関係表示処理部 50における矢印表示処理部 15、断続線表示処理部 16、および直線表示処理部 17は、表示画面に表示された 2つの原子間の関係を三次元表示形態の矢印や、三次元表示形態の断続線や、三次元表示形態の直線の直線によりマーク付けして表示する。ディスプレイ装置の表示画面に三次元表示された分子構造 (蛋白質構造レコードファイル）において、例えば、相互作用する原子の間など、原子の間の関係をマーク付けする 2つの原子を特定する場合は、その指定は、具体的には、キーボード操作により各原子の原子番号を入力することにより指定する。あるいは、スクリプトファイルで予め指定する。各原子の原子番号は、ユーザが表示画面上において、表示画面上に表示された分子構造の各原子を、マウス操作によりポインターカーソルを操作することより確認することができる。また、表示画面において、三次元表示されて、る原子の位置をポインターカーソルにより選択して指示することにより、指定するようにしても良い。

[0039] 表示処理部 12が、表示画面に蛋白質の分子構造を三次元表示している場合、矢印表示処理部 15が起動されて、表示された蛋白質構造の中の複数の原子をユーザの操作入力により特定した場合に、すなわち、表示された蛋白質構造の原子の間で、相互作用する原子がユーザの操作入力により特定された場合に、当該原子の間の関係を三次元表示の矢印により表示する矢印表示処理を行う。このような表示を行うことにより、分子構造における作用機構を明確に表示することができる。また、この場合に、表示属性設定部 13には表示属性を一時的に保持するための記憶部が設けられている。例えば、原子間関係表示処理部 50の矢印表示処理部 15により表示処理が行われて、特定された相互作用する原子の座標データは、その時点において表示している蛋白質のレコードファイルの表示属性に含ませて、当該レコードファイルに対応付けして表示属性のデータとして保持する。

[0040] 断続線表示処理部 16は、矢印表示処理部 15が行う三次元表示の矢印とは表示形態が異なる三次元表示の断続線の表示を行う。断続線の表示処理は、矢印表示処理部 15が行う処理と同様な処理により行われる。つまり、特定された原子の間の関係を三次元表示の断続線で結ぶ表示を行う。具体的には、表示画面に表示された蛋白質構造の中の原子の間で、相互作用する原子がユーザの操作入力により特定された場合に、当該原子の間を等間隔に配置された点体による結合状態として表示する。断続線表示処理部 16は、後述するように、図中においては点体としての小球を等間隔に配置する点線の態様として説明しているが、円柱等の柱体を等間隔に配置する破線の態様や、小球等の点体および円柱等の柱体を組合せて配置する鎖線の表示形態を採用してもよい。

[0041] 直線表示処理部 17は、断続線表示処理部 16と同様に、矢印表示処理部 15が行う三次元表示の矢印に代えて、三次元表示の円柱等の柱体の表示を行うものであり、特定された原子の間の関係を三次元表示の円柱等の柱体で結ぶ表示を行う。具体的には、表示画面に表示された蛋白質構造の原子の間で、相互作用する原子がュ一ザの操作入力により特定された場合に、当該原子の間を円柱状等の柱体状の直線による結合の表示状態として三次元表示する。

[0042] 上述した原子間関係表示処理部 50における各表示処理部、すなわち、矢印表示処理部 15、断続線表示処理部 16、および直線表示処理部 17、ならびにこれらの組み合わせによる原子間の関係の表示処理は、表示処理部 12にて表示された蛋白質構造の原子の間で、相互作用する原子がユーザの操作入力により特定された場合に、当該原子の間に原子間の関係を表示するため利用される。

[0043] 図 4は、複数のファイルを同時に開き順番に表示する三次元構造'機能表示システムの制御処理部による制御処理を説明するタイムチャートである。図 4を参照して説明する。制御処理部が起動され、蛋白質構造レコードファイルの複数ファイルの表示処理を開始すると、スクリプトファイルに記述されたスクリプトの内容に従って、データベース 101をアクセスし、該当する蛋白質の立体構造レコードデータの各ファイル ( File 1, File 2, File 3, File 4)をデータベース 101からファイルバッファ 11に順次に読み込む。このとき、スクリプトファイルにおいて、表示する蛋白質構造レコードファイルの表示属性のデータが設定されて、ると、その表示属性の表示制御データにしたがつて、表示画面に三次元表示処理が行われる。表示属性のデータが設定されてない場合には、表示属性設定部 13に予め設定されて!、るデフォルトの表示属性データが用いられる。

[0044] 表示処理部 12による分子構造の三次元表示は、最後のレコードファイル (File 4)のファイルバッファ 11の読み込み終了により開始される。スクリプトファイルにより、先に表示を指示されている最初のレコードファイル (File 1)の蛋白質の立体構造データの表示が行われる。その際に、ユーザは、表示画面を見て希望するようにその表示形態を変更する。例えば、拡大、縮小、回転、並進などで立体構造を動かす。また、その場合に、例えば、視点を固定する固定モードに設定する。固定モードに設定しない場合にはデフォルトの自動調節モードになる。表示属性の表示制御データは、表示属性設定部 13に設定されるので、表示内容を次のレコードファイル (File 2)の蛋白質の立体構造データの表示に切り換える指示がなされると、その表示属性に従い、この第 2番目のレコードファイル (File 2)の蛋白質の立体構造データの表示が行われる。同様にして、表示内容を次のレコードファイル (File 3)の蛋白質の立体構造データの表示に切り換える指示がなされると、その表示属性に従い、次は第 3番目のレコードファイル (File 3)の蛋白質の立体構造データの表示が行われる。また、続いて第 4番目のレコードファイル (File 4)の蛋白質の立体構造データの表示が行われる。

[0045] このようにして、複数ファイルの蛋白質のレコードファイルを同時に開き、それぞれのレコードファイルによる蛋白質の分子構造の三次元表示の表示形態を任意に切り換え、また、表示形態を同じ視点として、または異なる視点として、任意に切り換えて表示することができる。さらに、これら分子構造の立体構造を表示する場合において、例えば相互作用する特定の原子の間の関係を三次元表示矢印によりマークして表示することができ、作用機構などを正確に表示できる。その場合において、矢印表示によりマークする原子の特定は、例えば、ポインティングデバイスのマウスやキーボードの入力装置の操作をユーザが行うことにより指定する。

[0046] 図 4に示す制御処理のタイムチャートでは、第 2番目のレコードファイル（File 2)の蛋白質の立体構造データの表示の際に矢印 ·点線を表示することが指示され、また、第 3番目のレコードファイル (File 3)の蛋白質の立体構造データの表示の際にも、その旨示がなされてヽることが示されて!/、る。

[0047] 次に具体的に、三次元表示される矢印の表示処理について説明する。図 5—図 7 は、 1つのレコードファイルの蛋白質の立体構造データを表示している表示画面において矢印表示する操作例を説明する図である。図 5に示すように、表示画面 21において、 1つのレコードファイルにより蛋白質の立体構造データを表示し、その表示画面 21において、相互作用していると判定できる原子の間をマークするため、画面中央の右側よりの 2つの原子を特定して、矢印表示を指示すると、これにより、図 6に示す表示画面 22のように、その 2つの原子の間に矢印 22aの表示がなされる。この結果、表示画面 22において、相互作用する原子力も原子へと矢印 22aが表示される。

[0048] また、別の原子の間において、その 2つの原子を指定すると、図 7に示すように、表示画面 23において、画面中央部の 2つの原子の間に矢印 23aの表示がなされる。なお、ここでの表示処理部 12が行う分子構造の表示処理では、 2つの原子間の距離を判定し、所定値以上に近、原子どうし互いに結合して、ると判定して結合の表示処理を行っているので、 2つの原子間では結合状態が表示されると共に、表示画面 23 の中央部の 2つの原子の間において、結合状態と共にその原子間に矢印 23aの表示が行われている。この結合状態の表示'非表示は、後述するように、ユーザのコマンド入力により任意に切り換えることができる。

[0049] 図 8は、矢印表示に変えて、 2つの原子の間を三次元表示の点線の表示形態により表示している表示画面の一例を示す図である。図 8に示すように、 1つのレコードフアイルの蛋白質の立体構造データを表示している表示画面 24では、指示により特定された 3組の 2つの原子間を 3つの点線（断続線） 24a, 24b, 24cにより結ばれて表示されている。このように、複数組であっても相互作用する原子を特定して、その原子を指示することで、その間の関係を示すための点線の表示や矢印の表示などを三次元表示として行うことができる。

[0050] 図 9は、三次元表示する矢印表示の表示形態を詳細に説明する図である。また、図 10は、三次元表示する断続線表示の表示形態を詳細に説明する図である。三次元表示する矢印の表示では、図 9に示すように、原子は球体に表示され、第 1の原子 3 1と第 2の原子 33の間を三次元表示の矢印 32で結ぶような表示形態で表示する。矢印 32は、円弧を描くチューブと円錐を組み合わせたオブジェクトとして表示する。これにより、向き (視点）を変えた表示を行っても明瞭に矢印が表示されているものとなつている。分子構造の三次元表示においては、分子構造の向きを変えて表示を行うことが頻繁に行われる力その場合において、設定した矢印の表示の向きを変えて表示しても、その視認性が低下することはない。図 9 (a)の表示形態を手前に回転した状態が図 9 (b)に示す表示形態であり、図 9 (b)に示す表示形態から、さらに手前に回転した表示形態が図 9 (c)に示す表示形態となっている。この矢印表示では、矢印の表示色 (色彩)を任意に設定変更可能な色設定変更手段 (図示せず)を設けることにより、必要に応じて簡易に表示色を変更することができる。

[0051] 図 10に示すように、三次元表示する断続線表示の表示形態では、原子間に点体を等間隔に並べて三次元的な点線を表示する。断続線表示の三次元表示では、原子が球体に表示されるので、点線のための点体は、それに比較して十分に小さい球体とする表示形態での表示とし、原子には触れないように描画する。ここでは、第 1の原子 41と第 2の原子 43の間を、三次元表示の点体の列による断続線表示 42により結ぶ表示としている。これにより、図 9の矢印表示と同様に、向き (視点）を変えた表示を行っても明瞭に点線が表示されているものとなっている。この場合にあっては、設定した断続線表示の向きを変えて表示しても、その視認性が低下することはない。図 10 (a)の表示形態力も第 2の原子 43を手前に回転した状態が、図 10 (b)に示す表示形態となっている。この場合にあっては、三次元表示の断続線表示 42により、 2つの原子間の関係が表示される表示形態となっている。これらの断続線表示では、断続線の表示色を任意に設定変更可能な色彩設定変更手段（図示せず)を設けることにより、必要に応じて簡易に表示色を設定変更することができる。なお、直線表示の場合においても、同様に表示色を任意に設定変更できる色設定変更手段（図示せず)を設けられる。

[0052] ここでの実施例の蛋白質構造三次元表示システムでは、前述したように、データべースに格納されて、る蛋白質のレコードフアイルの複数フアイルを同時に開き、表示属性設定部において設定した表示属性のデータの内容に従って、蛋白質の分子構造を三次元表示して、それぞれの蛋白質立体構造データを比較できる。理解を深めるために、その場合の表示画面例について説明する。図 11は、視点モードが自動調節モードに設定されている場合の表示画面の変化を説明する図であり、図 12は、視点モードが固定モードに設定されている場合の表示画面の変化を説明する図である

[0053] 視点モードが自動調節モードに設定されていると、図 11に示すように、蛋白質の立体構造のレコードファイルを表示する場合にぉ、て、表示画面 25のように最初のファィルを表示している状態から、次のファイルの表示を指示すると、自動調節モードの表示設定では、表示画面 26のように表示される。これは、まず、蛋白質の立体構造の全体を表示するため、座標系が変更され、倍率が縮小されて表示されるためである。

[0054] これに対して、視点モードが固定モードに設定されている場合には、図 12に示すように、蛋白質の立体構造のレコードファイルを表示する場合、表示画面 27のように最初のファイルを表示している状態から、次のファイルの表示を指示すると、表示画面 2 8のように表示され、直前の表示属性のデータを継承して、同じ座標系で、同じ倍率により表示される。その場合に分子を構成する同じ原子が、同じ位置に表示されるので、複数の異なる分子の立体構造の比較をユーザが簡単にできるようになる。表示画面 28では、表示された次のレコードファイルに対応づけられた表示属性には、相互作用する原子間に断続線表示が設定されていたので、その設定の状態で表示される。このような断続線表示により触媒反応における遷移状態などを表示でき、その状態を比較できる。なお、直線表示が設定されている場合には、前述の点線に代わり、円柱等の柱体状の直線が表示される。

[0055] 前述したように、ここでの実施例の蛋白質構造三次元表示システムでは、データべースに格納されて、る蛋白質のレコードフアイルの複数フアイルを同時に開き、表示属性設定部において設定した表示属性の内容に従って、分子構造を三次元表示して、それぞれの蛋白質の立体構造データをユーザが比較できるようにしている。そのため、 2つの原子の間の関係を表示するために、三次元表示の矢印表示、直線表示、または断続線表示などの処理を行うが、分子構造の三次元表示処理を行う主要部の表示処理部では、蛋白質立体構造データにしたがって、各原子の座標データを判別し、所定値以上に近い距離ある原子間は結合状態にあるとして、その原子の間はバー（円柱状の直線)表示により結合された状態として表示される。また、蛋白質の立体構造のレコードファイルの結合情報が存在する場合には、その結合情報に従って

、分子構造の表示の際には、分子画像に結合状態が表示される。これらの結合状態の表示は、ユーザの希望により任意に切り換えられる。

[0056] 結合状態は、蛋白質のレコードファイルの結合情報に従って、その結合状態が表示されるが、その表示 ·非表示は任意に切り換えられる。分子の触媒機構などの解析では、 2つの原子間の距離 (近さ）が重要になる。また、結合状態にあるかないかについても、その状態を表示させることが重要である。ユーザは、これらの表示を参考して、相互作用を行う原子を特定して、その間に矢印表示または断続線表示の設定を行う。そのため、本実施例の蛋白質構造三次元表示システムでは、分子構造の表示において、結合状態の表示を様々に変更して表示することができるような機能を有するものとなっている。

[0057] また、矢印の三次元表示を行う場合につ!、て、矢印の表示形態を維持しつつ、矢印の始点と終点とを結ぶ直線を軸として回転させて表示することができる調整が可能な表示調整手段（図示せず)が設けられている。この表示調整手段により、三次元表示を行う矢印の表示状態を適切に微調整することができる。

[0058] 図 13—図 16は、分子構造を表示する際の原子間の結合状態の表示処理を説明する図である。図 13は、表示処理部が原子間距離に従って結合状態を表示している表示画面 29を示し、図 14は、原子番号表示を併せて行っている場合の表示画面 30 を示して、る。この場合のレコードファイルに登録されて、る結合情報（CONECT行 ZPDBフォーマット）は、

CONECT 2748 2746 6261

CONECT 3131 6290

CONECT 6261 6262 6270 2748 6272

CONECT 6290 6285 3131

となっており、この結合情報からは、 6261番の原子と 6290番の原子は結合していない。したがって、このようなレコードファイルに登録されている結合情報を反映した結合状態の表示では、図 16に示すように表示画面 42となる。

[0059] なお、結合情報を反映しな!、表示では、各原子の座標情報に基づき原子間の規定の距離を判定して、その結合状態を表示するので、図 15に示す表示画面 41のように、結合している状態の表示形態となる。この結合状態の表示を切り換えて、その 2つの原子の間の結合状態を、例えば、前述したような三次元表示の矢印表示または断続線表示に設定して、この 2つの原子の間が相互作用が働く可能性があることを示すためのマーク付けを行うことができる。つまり、結合情報による結合状態の表示 '非表示を切り換えることで、このような原子を見つけることでき、そのような原子を見つけた場合に、三次元表示の矢印表示または断続線表示を設定してマーク付けできる。

[0060] また、ここでの蛋白質構造三次元表示システムのそれぞれのシステム要素は、インターネットの仕組みを利用したネットワークシステムとして構成されても良ヽ。その場合に、データベース 101としては、ネットワーク上で情報提供サービスを行っているプ口ティン 'データ'バンク (PDB)等が利用でき、三次元構造'機能表示システム 102、ディスプレイ装置 103、入力処理サブシステム 104としては、インターネットに接続された状態のパーソナルコンピュータ、ワークステーションなどが利用できる。図 17および図 18は、ネットワークシステムとして構成された蛋白質構造三次元表示システムの表示画面例を示している。図 17に示す表示画面 43は、三次元表示の矢印表示を行つている図 7の表示画面 23に対応しており、図 18に示す表示画面 44は、三次元表示の断続線表示を行って、る図 8の表示画面 24に対応して、る。

[0061] 次に、前述した矢印表示処理部 15の矢印表示処理について説明する。図 19は矢印表示処理の処理フローを説明するフローチャートである。前述したように、三次元表示の矢印表示処理では、矢印表示する始点および終点が、 2つの原子を特定する指示により与えられ、矢印表示の指示が与えられて処理が行われる力ここでは、ュ一ザ入力によるコマンドまたはスクリプトにより受け付けて処理が行われるものとして説明する。

[0062] 図 19に示すように、処理を開始すると、まず、曲線矢印の中心位置をデフォルトで設定し (ステップ 301)、スクリプトまたはコマンドによるユーザ入力により、始点の原子 Aおよび終点の原子 Bの原子番号の指示と矢印表示のコマンド指示とが与えられる（ステップ 302)。描画のためのデータが与えられたので、始点および終点の 2点およびデフォルトで設定された曲線矢印の中心が直線をなす力否かを判定し (ステップ 3 03)、直線をなす場合には、曲線矢印として描画できないので、原子 Aから原子 Bに直線状の矢印を描画する (ステップ 304)。

[0063] また、 2点および中心が直線とならない場合には、 2つの原子の位置とデフォルトで設定された曲線矢印の中心位置力もなる平面を規定する (ステップ 305)。 2つの原子の始点および終点の位置関係を判別して、それぞれに対応して曲線矢印を描画する（ステップ 306—ステップ 309)。また、描画を中止するユーザ入力があるか否かを判別して、描画を中止するコマンドが入力されていた場合には、矢印の描画を中止する（ステップ 310—ステップ 311)。

[0064] 次に、前述した断続線表示処理部 16の断続線表示処理について説明する。図 20 は断続線表示処理の処理フローを説明するフローチャートである。断続線表示処理においても、表示する始点および終点が、 2つの原子を特定する指示により与えられ、表示指示が与えられて処理が行われる力ここでは、ユーザ入力によりコマンドまたはスクリプトにより受け付けて処理が行われるものとして説明する。

[0065] 点体の並びとして点線を描画するので、このため点体 (小球）の球間隔をデフォルトで設定する (ステップ 321)、スクリプトまたはコマンドによるユーザ入力により、始点の原子 Aおよび終点の原子 Bの原子番号の指示と断続線表示のコマンド指示を与えられると（ステップ 322)、 2つの原子の間に、ファンデルワールス半径分の距離を除く部分に、等間隔に点体 (小球)を表示するようにして点線を描画する (ステップ 323)。描画を中止するユーザ入力がある力否かを判別して、描画を中止するコマンドが入力されていた場合には、矢印の描画を中止する (ステップ 324—ステップ 325)。

[0066] 図 21—図 24は、スクリプトファイルの記述例を示す図である。前述したように、それぞれの蛋白質の立体構造を表示する表示属性 (表示制御データ）は、ファイル操作を含む一連のコマンド列のスクリプトファイルとして記述されて与えられる。このスクリブトファイルのコマンド列による分子構造の表示処理については、本発明とは直接に関係しないのでその詳細な説明は省略する力コマンド処理については、概略は、次のように行われる。これらの処理は、蛋白質立体構造表示ソフトウェア「RASMOL 」における処理と同様である。

[0067] 分子構造の立体構造データのレコードファイルを読み込み、そのデータに基づく表示処理については、次のように行う。

(1) PDBフォーマットのファイルを読み込む。なお、 NMR複数モデルには対応しておらず、 1つのファイルにっき、 1つの分子モデルが記述されていることを前提とする

(2)原子間距離に基づき原子間結合を自動判定する。また、 DSSPアルゴリズムを用いて 2次構造を決定する。

[0068] PDBフォーマットファイルで読む行と取得するデータ項目は、以下の通りである。

(a) . 「HEADER」行を読み込み、「分類、日付、 PDBコード」の各データ項目を取得する。

(b)「COMPND」行を読み込み、「分子名」のデータ項目を取り込む。この場合において、最初の「COMPND」行力 "MOL— ID: "で始まっていない場合には、 11一 70 カラムを取得する。最初の「COMPND」行が" MOL— ID： "で始まって!/、る場合には、 22— 70カラムを取得する。

(c)「SOURCE」行を読み込み、「生物種」のデータ項目を取り込む。この場合において、最初の「SOURCE」行力 "MOL— ID: "で始まっていない場合には、 11一 70 カラムを取得する。最初の「SOURCE」行が" MOL— ID: "で始まっている場合、さらに、その後に" ORGANISM— SCIENTIFIC : "で始まる SOURE行があったら 33 一 70カラムを取得し、また、 "ORGANISM— COMMON : "で始まる SOURE行があったら 29— 70カラムを取得する。両方あれば、両方を取得する。

(d)「ATOM, HETATM」行を読み込み、「原子 ID、原子名、 AltLoc、残基名、 ch ainID、残基 ID、インサーシヨンコード、空間座標 x、空間座標 y、空間座標 z、占有率、温度因子」の各データ項目を取り込む。

(e)「CONECT」行を読み込み、「結合開始原子 ID (カラム 7— 11)、結合終端原子 I D (カラム 12— 16)、結合終端原子 ID (カラム 17— 21)、結合終端原子 ID (カラム 22 一 26)、結合終端原子 ID (カラム 27— 31)、」のデータ項目を取り込む。この場合において、複数の Alternate locationが指定されていれば、占有率の最も大きいものをデフォルトとして採用するために使う。

[0069] 原子間結合の判定処理

(1)一般的な結合

分子中の全ての原子のペアに対して、原子間距離 (A)を計算し、次の条件を満たすとき結合して、ると判定する。

0. 4A<原子間距離 < (二つの原子の共有半径の和） +0. 56A

(2)バックボーン形成

同一 chainの C a原子を順に仮想的に結合していく。但し、原子間距離が 4. 20A 以上離れて!/、る場合は結合させなヽ。

(3)ジスルフイド結合

分子中の全てのシスティン残基の S原子ペアに対して原子間距離 (A)を計算し、次の条件を満たすとき結合して、ると判定する。

原子間距離く 3. OA

[0070] (4)水素結合の判定処理

a.蛋白質の場合、

1.水素原子の位置を決定する。 N— H間の距離は 1オングストロームとし、方向は 1つ前の残基の C-O：結合に平行とする。

2. C a原子 C a原子の距離が 9オングストロームの場合に限る。

3.結合エネルギーの計算を次の式により行う。

Ε= (332/ ε ) (q Iq2/R 12) (kcal/mol)

ここで εは誘電率であり、

qlq2は電荷素量 eOを単位とした電荷

R12は距離（単位:オングストローム）

である。

4.結合エネルギーを計算した結果による補正処理

E >— 500kcal/molのときは、 E = 0とする。

5.各残基について、結合エネルギーの低い順に二つの結合を保持する。

[0071] b. DNAの場合 1.同一 chainでない全ての A— Tペア、 C Gペアについて、プリン骨格 N1原子とピリミジン骨格 N3原子間の距離が 5オングストローム以内で最小のものを見つけて結合とみなす。

2. A— Tペア、 C Gペアそれぞれの場合で、残りの水素結合を処理する。

[0072] 2次構造の推定処理

( 1) αヘリックス構造

ある一定間隔 (pitchで指定)離れた残基間に水素結合が存在する状況が 2つ以上連続して現れた場合、 αヘリックス構造とみなす。

(2) j8シート構造

連続する 3つの残基をひとつの単位として、水素結合のパターンを探す。パターンに適合している場合、連続する 3残基のうちの中央の残基が βシート構造とみなされる。

(3)ターン構造

各残基について、角度 κを計算する。 κ > 70° のとき、残基 3はターン構造とみなされる。

[0073] 上述した説明においては、蛋白質構造の原子間の関係の表示処理を行う原子間関係表示処理部における、矢印表示処理部 15,直線表示処理部 17,断続線表示処理部 16の各表示処理部は、各々独立したシステム要素として説明したが、それぞれを組み合わせることにより、各システム要素による表示を直列的に組み合わせた表示のほか、各システム要素による表示を並列的に組み合わせた二重線状の表示とすることもできる。すなわち、矢印と直線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態、矢印と断続線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態、直線と断続線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態によって、蛋白質構造の原子間の関係の表示を行うことができる。これにより、複数の蛋白質構造の原子間の関係の表示を行う場合、それぞれの関係を区別した表示とすることができる。これにより、簡便に目視確認することがでさるよう〖こなる。

[0074] また、原子間関係表示処理部（矢印表示処理部、直線表示処理部、断続線表示処理部、およびこれらの組み合わせ）にて表示される各表示形態は、予め原子間の関係に対応させるように任意に定義付けしておくことにより、種類の異なる原子間の関係を目視確認することができ、その関係をきわめて簡単に把握することができるようになる。

産業上の利用可能性

[0075] 時系列的な酵素機能 ·情報伝達などのメカニズムを三次元的に表示できるシステムなので、このシステムを用いることにより、分子モデリングにより、創薬及び新規の蛋白質機能を開発するのに使用することができる。

[0076] また、本発明の蛋白質構造三次元表示システムは、蛋白質の立体構造データのレコードファイルの複数ファイルを開いて、分子構造の立体構造を三次元表示でき、同じ視点により複数ファイルの立体構造データを表示でき、 2つの原子の間に矢印表示、直線表示または断続線表示を三次元表示できるので、蛋白質、酵素、情報伝達系蛋白質などの分子間'原子間の関係を時系列に立体的に表示することができる。矢印表示をチューブ、円錐などで表現して、立体的にいずれの方向からも、矢印として認識できる状態で表示することができ、見る角度を変更しても、分子間'原子間の関係を一律的に表示できる。

図面の簡単な説明

[0077] [図 1]酵素の触媒機構を表現する模式図の一例を示す図である。

[図 2]本発明による蛋白質機能発現機構を表示するための蛋白質構造三次元表示システムの全体のシステム構成を示す図である。

[図 3]蛋白質構造三次元表示システムの三次元構造'機能表示システムにおけるシステム要素の構成を詳細に示すブロック図である。

[図 4]複数のファイルを同時に開き順番に表示する三次元構造'機能表示システムの制御処理部による制御処理を説明するタイムチャートである。

[図 5]1つのレコードファイルの蛋白質の立体構造データを表示している表示画面において矢印表示する操作例を説明する第 1の図である。

[図 6]1つのレコードファイルの蛋白質の立体構造データを表示している表示画面において矢印表示する操作例を説明する第 2の図である。

[図 7]1つのレコードファイルの蛋白質の立体構造データを表示している表示画面において矢印表示する操作例を説明する第 3の図である。

[図 8]2つの原子の間に三次元表示の点線を表示している表示画面の一例を示す図である。

[図 9]三次元表示する矢印表示の表示形態を詳細に説明する図である。

[図 10]三次元表示する断続線表示の表示形態を詳細に説明する図である。

圆 11]視点モードが自動調節モードに設定されて!、る場合の表示画面の変化を説明する図である。

圆 12]視点モードが固定モードに設定されている場合の表示画面の変化を説明する図である。

圆 13]分子構造を表示する際の原子間の結合状態の表示処理を説明する第 1の図である。

圆 14]分子構造を表示する際の原子間の結合状態の表示処理を説明する第 2の図である。

圆 15]分子構造を表示する際の原子間の結合状態の表示処理を説明する第 3の図である。

圆 16]分子構造を表示する際の原子間の結合状態の表示処理を説明する第 4の図である。

[図 17]ネットワークシステムとして構成された蛋白質構造三次元表示システムの表示画面例を示す第 1の図である。

[図 18]ネットワークシステムとして構成された蛋白質構造三次元表示システムの表示画面例を示す第 2の図である。

[図 19]矢印表示処理の処理フローを説明するフローチャートである。

[図 20]断続線表示処理の処理フローを説明するフローチャートである。

[図 21]スクリプトファイルの記述例を示す第 1の図である。

[図 22]スクリプトファイルの記述例を示す第 2の図である。

[図 23]スクリプトファイルの記述例を示す第 3の図である。

[図 24]スクリプトファイルの記述例を示す第 4の図である。

符号の説明フアイノレバッファ

表示処理部

表示属性設定部

スクリプトファイル記憶部矢印表示処理部

断続線表示処理部

直線表示処理部

原子間関係表示処理部表示属性保持部

データベース

三次元構造 ·機能表示システムディスプレイ装置

入力処理サブシステムキーボード

マウス

Claims

請求の範囲

[1] 蛋白質を構成する分子の座標データをそれぞれの蛋白質分子毎にレコードフアイルとして格納している蛋白質データベースと、

前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読み出し一時記憶する読み出しバッファ手段と、

前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対してそれぞれに表示属性を設定する表示属性設定手段と、

前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読込み、当該ファイルに対応づけられている表示属性に基づいて、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示する表示処理手段と、

を備えることを特徴とする蛋白質構造三次元表示システム。

[2] 請求項 1に記載の蛋白質構造三次元表示システムにおいて、

前記表示属性設定手段は、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対して同じ表示属性を設定し、

前記表示処理手段が、複数の異なる蛋白質構造を同じ視点となるように、拡大、縮小、回転、並進の表示属性により表示する

ことを特徴とする蛋白質構造三次元表示システム。

[3] 請求項 1または 2に記載の蛋白質構造三次元表示システムにおいて、更に、

前記表示処理手段により表示された蛋白質構造の中の複数の原子をユーザの操作入力により特定する入力手段と、

前記表示処理手段にて表示された蛋白質構造の原子が前記入力手段によるユーザの操作入力により特定された場合、特定された原子の間に原子間の関係を表示する原子間関係表示処理を行う原子間関係表示処理手段と、

前記原子間関係表示処理により関係が表示された各原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持する表示属性保持手段と、

[4] 請求項 3に記載の蛋白質構造三次元表示システムにおいて、前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に矢印を表示する矢印表示処理を行う矢印表示処理手段を備え、

前記表示属性保持手段は、前記矢印が表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持する

ことを特徴とする蛋白質構造三次元表示システム。

[5] 請求項 3に記載の蛋白質構造三次元表示システムにおいて、

前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に柱体状の直線を三次元表示する直線表示処理を行う直線表示処理手段を備え、

前記表示属性保持手段は、前記柱体状の直線が三次元表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持する

ことを特徴とする蛋白質構造三次元表示システム。

[6] 請求項 3に記載の蛋白質構造三次元表示システムにおいて、

前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に等間隔に配置された点体もしくは柱体またはその組み合わせを三次元表示する断続線表示処理を行う断続線表示処理手段を備え、

前記表示属性保持手段は、前記等間隔に配置された点体もしくは柱体またはその組み合わせが表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持する

ことを特徴とする蛋白質構造三次元表示システム。