(57)【要約】本発明は、データ処理システムによって基本環境に１つ又は２つ以上の生物学的要素を描写する方法であって、生物学的要素に関連する１つ又は２つ以上のデータセットを獲得するステップと、前記生物学的要素と前記基本環境との関係に関する情報を提供する少なくとも１つの第１の特徴要素を、前記データセットから決定するステップと、前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応する生物学的要素のうちの少なくとも１つを描写するためのグラフィック提示を決定するデータを獲得するステップと、前記基本環境のグラフィック提示と、前記グラフィック提示との関係を、前記第１の特徴要素に基づいて決定するステップと、前記データから生成された前記環境のグラフィック提示において、前記生物学的要素の前記グラフィック提示が、前記第１の特徴要素に基づいて決定された前記関係に従って、前記基本環境要素の前記表示上に配置されるものとして描写されるようにするための手段を提供するステップとを含む、方法及び装置に関連する。本発明はまた、生体分子、例えば蛋白質及び蛋白質複合体の３次元提示を取り扱うための方法及び装置を提供する。
2005507096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ処理システムによって基本環境に１つ又は２つ以上の生物学的要素を描写する方法であって、該方法が：
a)  生物学的要素に関連する１つ又は２つ以上のデータセットを獲得するステップと、
b)  前記生物学的要素と前記基本環境との関係に関する情報を提供する少なくとも１つの第１の特徴要素を、前記データセットから決定するステップと、
c)  前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応する生物学的要素のうちの少なくとも１つを描写するためのグラフィック提示を決定するデータを獲得するステップと、
d)  前記基本環境のグラフィック提示と、前記グラフィック提示との関係を、前記第１の特徴要素に基づいて決定するステップと、
e)  前記データから生成された前記環境のグラフィック提示において、前記生物学的要素の前記グラフィック提示が、前記第１の特徴要素に基づいて決定された前記関係に従って、前記基本環境要素の前記表示上に配置されるものとして描写されるようにするための手段を提供するステップと
を含むことを特徴とする、１つ又は２つ以上の生物学的要素を描写する方法。
【請求項２】
前記方法がさらに、
−  １つ又は２つ以上のデータベースを選択するための入力を受信するステップと、
−  １つ又は２つ以上の選択基準に基づいて、前記１つ又は２つ以上のデータベースから１つ又は２つ以上の所望のデータセットを選択するための更なる入力を受信するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記生物学的要素が、分子、分子の複合体、原子、サブ原子粒子、SNP/SAP、エキソン/イントロン境界、活性部位残基及び／又は翻訳後修飾部位の注釈を含む群から選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記基本環境要素の表示が、前記基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５０個を配置することにより増強される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記基本環境要素の表示が、前記基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５００個を配置することにより増強される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記基本環境要素の表示が、前記基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５０００個を配置することにより増強される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応して、１つ又は２つ以上の更なる特徴要素が決定され、該１つ又は２つ以上の更なる特徴要素は、前記決定された第１の特徴要素が由来するデータベースと同じデータベースから抽出される、請求項２〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応して、１つ又は２つ以上の更なる特徴要素が決定され、該１つ又は２つ以上の更なる特徴要素は、前記決定された第１の特徴要素が由来するデータベースとは異なる１つ又は２つ以上のデータベースから抽出される、請求項２〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記方法が、
−  前記少なくとも１つのデータセットに対応する少なくとも１つの第２の特徴要素を決定するステップと、
−  前記第２の特徴要素からの情報を使用することにより、前記基本環境要素の表示を提示するデータをさらに変更して、これにより、前記環境要素の前記基本グラフィック提示内に少なくとも１つの生物学的要素を挿入するように、前記基本環境要素のグラフィック提示を増強するステップと
を含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法が、
−  前記少なくとも１つのデータセットに対応する少なくとも１つの更なる特徴要素を決定するステップと、
−  前記更なる特徴要素からの情報を使用することにより、前記生物学的要素の前記少なくとも１つのグラフィック提示を表示するためのデータをさらに変更するステップと、
を含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの生物学的要素に属する前記少なくとも１つのデータセットに対応する更なる特徴要素が、前記生物学的要素の活性の１つに属し、該特徴要素が、前記生物学的要素の活性を表示することにより、前記生物学的要素のグラフィック提示を変更するのに用いられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つ又は２つ以上のデータベースが、生体分子、生体内に見出される有機分子及び／又は無機分子に関する情報を有するデータセットから成るデータベースを含む群から選択される、請求項２〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記データベースが、遺伝子及び／又は蛋白質及び／又は化学的な化合物に関する情報を有するデータセットを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基本環境要素が、生物、１種又は２種以上の組織タイプ、器官、細胞、細胞小器官、サブ細胞区画、分子の複合体、分子、原子及び／又はサブ原子粒子を含む群から選択された提示である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記基本環境要素は、線状ポリマー分子又は線状ポリマー分子集合である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記基本環境要素が３次元蛋白質構造を含み、１つ又は２つ以上の生物学的要素は蛋白質特徴、例えばSNP、SAP、ドメイン境界、エキソン/イントロン境界、活性部位残基及び／又は翻訳後修飾部位の注釈である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記提示が２次元又は３次元提示である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記線状分子の１次元提示と一緒に、線状分子の３次元提示が表示される、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記１次元提示が文字提示である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記基本環境要素のグラフィック提示が線状分子の３次元提示であり、前記線状分子の部位の１つ又は２つ以上の１次元提示が、グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供され、前記１次元提示のうちの１つ又は２つ以上に、１つ又は２つ以上の生物学的要素が提示され、また、前記１次元提示のうちの１つにおいて生物学的要素の提示を選択した結果、前記線状分子の前記３次元提示が、前記選択された生物学的要素によって増強される、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記生物学的要素のグラフィック提示が、前記環境要素のグラフィック提示とは異なる、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記線状分子が、要素の配列を含み、該配列に対してアラインメントされた第２の分子の配列とは異なっていて、前記第１及び第２の分子のアラインメントされた部位で要素の最適なマッチがあるようになっており、前記生物学的要素が、前記第２の分子のアラインメントされた配列とは異なる前記第１の分子の１つ又は２つ以上の要素から成っており、前記第１の特徴要素が、前記相異なる要素の１つ又は２つ以上の部位に関する情報を含み、前記生物学的要素が、前記線状分子の提示とは異なる様式で前記第１の特徴によって示される部位で提示される、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記生物学的要素の全体又は一部が前記グラフィック提示で配置されるべき前記基本環境要素の一部が選択される、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
線状分子の１次元提示が表示され、前記分子の要素の範囲が前記１次元表示において選択され、前記生物学的要素が、前記分子の一部であって、前記１次元提示における選択範囲に対応する前記分子の３次元提示の位置で描写される、請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記方法が、前記基本環境要素の第２の表示において所定の領域を選択することにより、前記基本環境要素の前記表示内に描写される領域を決定するステップを含む、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
表示且つ／又は選択された前記マクロ分子の範囲、及び／又は、カーソルが目下位置決めされている要素が、前記１次元提示で表示されている、請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記方法が、請求項２８〜９３、請求項１２９〜１３４、又は請求項１３６〜１３９のいずれか１項に記載の方法のステップを含むことを特徴とする、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
データ処理システムによって生物学的存在、特に線状マクロ分子を視覚化する方法であって、該方法が：
−  １つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示をグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供するステップと、
−  前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの一部のポイント又は特徴を選択するために、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスとインタラクトするステップと、
−  前記前のインタラクション・ステップで選択された特徴によっては提示されなかった、選択されるべき生物学的存在の一部を決定するステップと、
−  前記存在の選択部分の提示上で操作を実施するステップと、
を含むことを特徴とする、データ処理システムによって生物学的存在を視覚化する方法。
【請求項２９】
少なくとも１つの生物学的存在の提示が複数の個別のグラフィック要素を含み、グラフィカル・ユーザ・インタフェイスとインタラクトする前記ステップにおいて選択された前記特徴が、前記生物学的存在の提示のグラフィック要素であり、前記選択されたグラフィック要素によっては提示されなかった、選択されるべき前記生物学的存在の更なる部分が決定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記提示のグラフィック要素を選択する前記ステップが、前記グラフィック要素によって提示される前記存在部分を選択することを暗示する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記提示のグラフィック要素を選択する前記ステップが、前記グラフィック要素によって提示される前記存在部分の一部だけを選択することを暗示する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記生物学的存在が線状分子であり、前記方法が：
−  前記多次元グラフィック提示とインタラクトすることにより、前記分子の多次元グラフィック提示の更なるグラフィック要素を選択し、これにより、前記第１のグラフィック要素から第２の更なるグラフィック要素までの、前記グラフィック提示部分によって提示された前記分子の範囲全体を選択するステップと、
−  前記分子の選択された範囲の提示上で操作を行うステップと
を含む、請求項２８〜３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記生物学的存在が線状分子であり、前記生物学的存在の更なる部分を決定する前記ステップが：
−  前記生物学的存在のグラフィック提示の更なるグラフィック要素を選択するために、前記多次元グラフィック提示とインタラクトし、これにより、前記生物学的存在の選択部分に、前記グラフィック要素によって提示された前記生物学的存在の部分を付加するステップ
を含む、請求項２８〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記方法が、１つ又は２つ以上の生物学的存在を提示するデータを提供するステップを含み、これらの存在のうちの少なくとも１つが、基本生物学的単位、特に配列の残基から成るものとして提示される、請求項２８〜３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記生物学的存在に関連する前記データが、前記生物学的存在の１つ又は２つ以上の構造単位に１つ又は２つ以上の基本生物学的単位を割り当てるデータを含み、前記構造単位と前記基本生物学的単位とが階層を形成しており、該階層において、前記構造単位のそれぞれが少なくとも１つの基本生物学的単位及び／又は別の構造単位を含み、
選択されるべき生物学的存在の一部を決定する前記ステップが、
−  階層レベルを決定するステップと、
−  前記生物学的存在の、前に選択された基本生物学的単位又は基本生物学的単位群を含む決定された階層レベルで、構造単位を選択するステップと
を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
第１のステップにおいて、前記提示の１つ又は２つ以上のグラフィック要素が選択され、更なるステップにおいて、前記第１のステップにおいて選択された前記提示の前記グラフィック要素のいずれかに対応する基本生物学的単位を含むか又は該単位に対応する全ての基本生物学的単位及び／又は構造単位が選択される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記提示の１つのグラフィック要素が、前記生物学的存在の前記グラフィック提示とインタラクトすることにより選択され、前記提示の選択された要素に対応する前記生物学的存在の全ての基本生物学的単位を含む、前記階層レベルの構造単位が選択される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記階層レベルが、選択された基本生物学的単位の群に含まれる最大の構造単位のレベルの次に高いレベルである、請求項３５から３７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
前記階層レベルが、前に選択されたグラフィック要素によって提示される最大の構造単位のレベルよりも大きいか、又は該レベルに等しい、請求項３５〜３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
前記階層レベルが、選択されたグラフィック要素によって提示された階層レベルに対して予め決められた関係にある、請求項３５から３７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
第１のステップにおいて、１つ又は２つ以上の基本生物学的単位が選択され、グラフィック要素がさらにアンカー・オブジェクトとして選択され、前記階層レベルが、前記アンカー・オブジェクトによって提示された階層レベルに対して予め決められた関係にある、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
階層レベルの前記選択が、キーストローク及び／又はマウスクリックによってもたらされる、請求項３５〜４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
選択されるべき生物学的存在の更なる部分が、計算によって決定され、該計算が、グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの１つ又は２つ以上の選択されたポイント又は特徴、又は、前に選択された１つ又は２つ以上の基本生物学的単位及び／又は構造単位と関連するパラメータを入力パラメータとして有する、請求項２８〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおいて選択されたポイント又は特徴を中心とした所定の距離内の基本生物学的単位及び／又は構造単位が決定され、決定された基本生物学的単位及び／又は構造単位が選択される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記計算によって決定された基本生物学的単位及び／又は構造単位を含む前記生物学的存在の部分が、前記生物学的存在の前の提示とは異なる状態で表示される、請求項４３又は４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記計算によって決定された基本生物学的単位及び／又は構造単位を含む前記生物学的存在の部分が、前記生物学的存在の他の提示部分とは異なる状態で表示される、請求項４３〜４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
前記計算によって決定された前記基本生物学的単位及び／又は構造単位の提示が、前記計算に続いて表示及び／又はマーキングされる、請求項４３〜４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
前記１つ又は２つ以上の生物学的存在の前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの部分において選択されたポイント又は特徴に最も近接した基本生物学的単位及び／又は構造単位が、前記計算によって決定される、請求項２８〜４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスとの前記インタラクションが、マウスクリック及び／又はキーストロークを含む、請求項２８〜４８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
生物学的存在の前記選択部分が、前記生物学的存在の残りとは異なる状態で提示される、請求項２８〜４９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５１】
前記選択部分が、異なる提示スタイルで提示される、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記提示が、前記生物学的存在の選択部分に対してズームされる、請求項２８〜５１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５３】
前記ズームが、前記生物学的存在の選択部分がスクリーン上に全面表示されるように行われる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記ズームが連続的である、請求項５２又は５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記操作が、前記生物学的存在の選択部分又は該生物学的存在の提示の選択部分に割り当てられたリンクを実行し、前記リンクによって提供された情報を表示することを含む、請求項２８〜５４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５６】
前記生物学的存在のうちの少なくとも１つが分子を含み、該分子の結合表面が、選択されたポイント又は特徴に関連して計算される、請求項２８〜５５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５７】
前記選択された特徴が、更なる分子又は分子部分の提示である、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
生物学的存在、特に線状ポリマー分子又はポリマー分子集合体を、データ処理システムにより視覚化する方法であって、該方法が、
−  基本生物学的単位から成るものとして少なくとも１つの生物学的存在を提示するデータを提供するステップであって、前記生物学的存在に関連する前記データが、前記生物学的存在の１つ又は２つ以上の構造単位に１つ又は２つ以上の生物学的単位を割り当てるデータを含んでおり、前記構造単位と前記生物学的単位とが階層を形成しており、該階層において、前記構造単位のそれぞれが、少なくとも１つの基本生物学的単位及び／又は別の構造単位を含む、前記ステップと、
−  １つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示をグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供するステップと、
−  階層レベルを選択するステップと、
−  選択された階層に基づいて、グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上で操作するステップと、
を含むことを特徴とする、生物学的存在を視覚化する方法。
【請求項５９】
前記生物学的存在が線状分子であり、選択された階層レベルの１つ又は２つ以上の構造単位ずつ前記分子に沿って、カーソル動作が提供される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
所定の提示スタイルがそれぞれの階層レベルに割り当てられており、前記階層に対して決定されたスタイルに従って、生物学的存在が描写される、請求項５８又は５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記生物学的存在の提示が、グラフィック要素から成るものとして示され、該グラフィック要素の少なくとも一部が、選択された階層レベルの構造単位に対応する、請求項５８〜６０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６２】
前記生物学的存在の提示部分が選択され、該選択部分上の操作が、選択された階層に基づいて実施される、請求項５８〜６１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６３】
前記生物学的存在の前記提示の異なる部分に対して、異なる階層レベルが選択される、請求項５８〜６２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６４】
前記生物学的存在の一部を選択することにより、前記異なる部分のうちの１つ又は２つ以上が決定され、選択部分のグラフィック提示上で操作するために階層レベルが選択される、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記階層レベルが、キーストローク及び／又はマウスクリックによって選択される、請求項５８又は６４に記載の方法。
【請求項６６】
キーストローク及び／又はマウスクリックによって、次に高い又は次に低い階層レベルが選択される、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記階層レベルが、選択されたグラフィック要素によって提示される階層レベルに対して予め決められた関係にある、請求項５８〜６６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６８】
第１のステップにおいて、１つ又は２つ以上の基本生物学的単位が選択され、グラフィック要素がさらにアンカー・オブジェクトとして選択され、前記階層レベルが、前記アンカー・オブジェクトによって提示された階層レベルに対して予め決められた関係にある、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記グラフィック提示のグラフィック要素の近く又は該グラフィック要素上でのカーソル操作に応答して、選択された階層レベルの構造単位に対してズームが行われ、該構造単位の一部又は全体が、前記グラフィック要素によって提示される、請求項５８に記載の方法。
【請求項７０】
線状ポリマー分子又は線状ポリマー分子集合体、特に生体マクロ分子を、データ処理システムによって視覚化する方法であって、該方法が：
−  基本単位から成るものとして１つ又は２つ以上の分子を提示するデータを提供するステップと、
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に前記分子の多次元グラフィック提示を提供するステップと、
−  前記線状分子の一次元提示を同じグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供するステップであって、前記１次元提示が、次の基本単位の部位を提示する次のグラフィック部位を含み、それぞれの基本単位が、それぞれの基本単位を示す符号によって提示される、前記ステップと、
−  グラフィック部位の配列を含む少なくとも１つの更なる１次元提示を提供するステップであって、前記グラフィック部位が、同じグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上で、前記線状分子の１次元提示と少なくとも部分的にアラインメントされる、前記ステップと、
−  前記更なる１次元提示のうちの１つとインタラクトして、前記線状分子の基本要素の部位に対応する１つ又は２つ以上の部位を選択するステップと、
−  前記更なる１次元提示内の選択部位に対応する前記分子の多次元提示において基本単位を選択するステップと、
を含むことを特徴とする、線状ポリマー分子又は線状ポリマー分子集合体を視覚化する方法。
【請求項７１】
前記分子の選択部位の多次元提示上で操作を実施するステップを含む、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
更なる１次元提示が、前記第１の分子とは異なる更なる線状分子に対応し、該更なる線状分子が、予め決められた基準に従って、部位の前記配列の少なくとも一部にわたって前記第１の線状分子のうちの１つとマッチングし、前記更なる線状分子の前記１次元提示が、前記１次元提示内のマッチング部位がアラインメントされるように配列されている、請求項７０又は７１に記載の方法。
【請求項７３】
更なる１次元提示が、前記第１又は第２の１次元提示とアラインメントされた部位を含み、該部位が、前記第１又は第２の分子の基本単位に関連する情報を示す符号を含む、請求項７０〜７２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７４】
前記符号のうちの１つを選択することにより、前記選択された符号の部位に対応する前記分子の多次元提示部分を異なる状態で提示する、請求項７０〜７３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７５】
前記情報が、前記多次元提示で表示される、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
生物学的存在、特に線状ポリマー分子を、データ処理システムによって視覚化する方法であって、該方法が：
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に１つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示を提供するステップと、
−  前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの部分の１つ又は２つ以上のポイント又は特徴を選択するステップと、
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの選択された１つ又は２つ以上のポイント又は特徴、又は、前に選択された生物学的存在の１つ又は２つ以上の部分に関連するパラメータを、入力パラメータとして有し、また、生物学的存在の多次元グラフィック提示に関連するデータを出力として有する計算を実施するステップと、
−  前記計算の結果に従って前記多次元グラフィック提示を変更するステップと、
を含むことを特徴とする、生物学的存在を視覚化する方法。
【請求項７７】
前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおいて選択されたポイント又は特徴を中心とした所定の距離内の生物学的存在の部分が、前記計算によって決定される、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記生物学的存在の一部が、前記計算の結果として選択され、前記生物学的存在の選択部分が、前記生物学的存在の前の提示とは異なる状態、特に異なる提示スタイルで表示される、請求項７６又は７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記生物学的存在の一部が前記計算によって決定され、前記部分が、前記生物学的存在の提示の他の部分とは異なる状態で表示される、請求項７６又は７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記生物学的存在の一部の提示が、前記計算によって決定され、前記部分が、前記計算に続いて表示及び／又はマーキングされる、請求項７６〜７９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８１】
前記方法が、１つ又は２つ以上の生物学的存在を提示するデータを提供するステップを含み、前記存在のうちの少なくとも１つが、基本生物学的単位、特に配列の残基から成るものとして提示される、請求項７６〜８０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８２】
前記生物学的存在に関連する前記データが、前記生物学的存在の１つ又は２つ以上の構造単位に１つ又は２つ以上の生物学的単位を割り当てるデータを含んでおり、前記構造単位と前記生物学的単位とが階層を形成しており、該階層において、前記構造単位のそれぞれが、少なくとも１つの基本生物学的単位及び／又は別の構造単位を含む、請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】
１つ又は２つ以上の基本生物学的単位及び／又は構造単位が、前記計算の結果として決定される、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記１つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの部分において選択されたポイント又は特徴に最も近接した基本生物学的単位及び／又は構造単位が決定される、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
選択されたポイント及び／又は特徴に及ぶ領域が、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおける前記多次元提示に提供された領域の所与の百分率を占めるように、ズーム倍率が決定され、相応のズームが行われる、請求項７６〜８２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８６】
選択されたポイント又は特徴に対して前に予め決められた関係に従って、１つ又は２つ以上の構造単位又は基本生物学的単位が決定され、前記基本生物学的単位及び／又は構造単位が占める領域が、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおける前記多次元提示に提供された領域の所与の百分率を占めるようにズーム倍率が決定され、前記基本生物学的単位及び／又は構造単位に対して相応のズームが実施される、請求項７６〜８２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８７】
生物学的存在の多次元グラフィック提示の１つ又は２つ以上のグラフィック要素が選択され、前記提示の１つ又は２つ以上の選択されたグラフィック要素によって提示された基本生物学的単位を含む所与の階層レベルの１つ又は２つ以上の構造単位が決定され、前記構造単位が占める領域が、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおいて前記多次元提示に提供された領域の所与の百分率を占めるように、ズーム倍率が決定される、請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
少なくとも１つの選択されたグラフィック要素が、特定の階層レベルの構造単位に対応し、前記構造単位に対してズームが行われる、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記ズームが連続的である、請求項８５〜８８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９０】
階層レベルが選択され、選択された階層レベルの１つ又は２つ以上の構造単位に対してズームが実施され、該構造単位が、選択されたグラフィック要素、又は、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイス内の１つ又は２つ以上の選択されたポイントの近くのグラフィック要素を含む、請求項８８又は８９に記載の方法。
【請求項９１】
前記選択ステップが、１回又は２回以上のマウスクリック及び／又はキーストロークによってもたらされ、前記計算ステップ及び前記提示変更ステップが、これらのマウスクリック及び／又はキーストロークに応答して実施される、請求項７６〜９０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９２】
前記選択ステップ、計算ステップ及び提示変更ステップが、一回のシングル・マウスクリックに応答して実施される、請求項７６〜９０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９３】
前記ズームが一回のシングル・マウスクリックに応答して実施される、請求項７６〜９１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９４】
１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写する装置であって、該装置が：
１つ又は２つ以上のデータベースを選択するための入力を受信する受信モジュールと、
１つ又は２つ以上の選択基準に基づいて前記１つ又は２つ以上のデータベースから１つ又は２つ以上の所望のデータセットを選択するための更なる入力を受信する受信モジュールと、
前記１つ又は２つ以上のデータセットのそれぞれから少なくとも１つの第１の特徴要素を決定する決定モジュールと、
前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応する生物学的要素のうちの少なくとも１つを表示するためのグラフィック提示を決定する決定モジュールと、
前記第１の特徴要素内に含まれる情報に応じて、基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも１つを配置することにより、前記基本環境要素の表示を増強する増強モジュールと
を含むことを特徴とする、１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写する装置。
【請求項９５】
生物学的存在、特に線状ポリマー分子又は線状ポリマー分子集合体を視覚化する装置であって、該装置が：
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に、１つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示を提供する手段と、
−  前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイス部分のポイント又は特徴を選択するために、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスとインタラクトするためのインタラクション手段と、
−  前記前のインタラクションステップにおいて選択された特徴によっては提示されなかった選択されるべき生物学的存在の一部を決定し、且つ前記存在の前記部分を選択するための手段と、
−  前記存在の選択部分の提示上で操作を実施するための手段と
を含むことを特徴とする、生物学的存在を視覚化する装置。
【請求項９６】
前記装置が、請求項２８〜５７のいずれか１項に記載の方法のステップを実施するための手段を含む、請求項９５に記載の装置。
【請求項９７】
前記前のインタラクションステップにおいて選択された特徴によっては提示されなかった選択されるべき生物学的存在の一部を決定するステップ及び／又は前記生物学的存在の前記部分を選択するステップ及び／又は前記存在の選択部分の提示上で操作を実施するステップを、ユーザが前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスとインタラクトして、これにより前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの部分のポイント又は特徴を選択するのに応答して自動的に実施するように、前記装置が適合されている、請求項９５又は９６に記載の装置。
【請求項９８】
ユーザによって前記提示のグラフィック要素が選択されると、前記装置が、前記グラフィック要素によって提示された前記存在部分を選択するようになっている、請求項９５から９７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９９】
ユーザによって前記提示のグラフィック要素が選択されると、前記装置が、前記グラフィック要素によって提示された前記存在部分の一部だけを選択するようになっている、請求項９５〜９７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１００】
提示された生物学的存在が線状分子であり、前記多次元グラフィック提示とインタラクトして、前記分子の多次元グラフィック提示の更なるグラフィック要素を選択すると、前記装置が、前記第１のグラフィック要素から前記第２の更なるグラフィック要素までの、前記グラフィック提示部分によって提示された前記分子の範囲全体を選択するようになっており、前記装置が、前記分子の選択範囲の提示上だけで操作を実施するように適合されている、請求項９５〜９９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０１】
前記装置がさらに、階層レベルを決定するための手段を含み、前記装置が、決定された階層レベルの構造単位を自動的に選択するようになっており、該構造単位が、前記前に選択された生物学的存在の基本生物学的単位又は基本生物学的単位群を含む、請求項９５〜１００のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０２】
前記提示の複数のグラフィック要素を選択すると、前記装置が更なるステップにおいて、前記第１のステップにおいて選択された前記提示の前記グラフィック要素のうちのいずれかに対応する基本生物学的単位を含む全ての構造単位を選択するようになっている、請求項９５〜１０１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０３】
前記生物学的存在の前記グラフィック提示とインタラクトすることにより前記提示の１つのグラフィック要素を選択すると、前記装置は、前記階層レベルの構造単位を選択するようになっており、該構造単位が、前記提示の選択された要素に対応する前記生物学的存在の全ての基本生物学的単位を含む、請求項１０２に記載の装置。
【請求項１０４】
前記装置が、選択された基本生物学的単位の群に含まれた最大の構造単位のレベルの次に高いレベルを選択するようになっている、請求項１０１〜１０３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０５】
前記装置が、前に選択された基本生物学的単位の群に含まれた最大の構造単位のレベルの次に高いレベルを自動的に選択するようになっている、請求項１０１〜１０３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０６】
前記装置が、選択されるべき生物学的存在の更なる部分を計算によって決定し、該計算が、グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの１つ又は２つ以上の前に選択されたポイント又は特徴、又は、前に選択された１つ又は２つ以上の基本生物学的単位及び／又は構造単位と関連するパラメータを入力パラメータとして有する、請求項９５〜１０５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０７】
前記装置が、前記計算によって決定された基本生物学的単位及び／又は構造単位を含む前記生物学的存在の部分を表示し、該表示が、前記生物学的存在の前の提示及び／又は前記生物学的存在の提示の他の部分とは異なる状態で行われる、請求項１０６に記載の装置。
【請求項１０８】
前記装置が、前記計算に続く前記計算によって決定された前記基本生物学的単位及び／又は構造単位の提示を表示及び／又はマーキングする、請求項１０６又は１０７に記載の装置。
【請求項１０９】
前記装置が、生物学的存在の残りとは異なる状態で、生物学的存在の選択部分を表示する、請求項９５〜１０８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１０】
前記生物学的存在のうちの少なくとも１つが分子を含み、前記装置が、選択されたポイント又は特徴に関連した前記分子の結合表面を計算する、請求項９５〜１０９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１１】
生物学的存在、特に線状ポリマー分子又は線状ポリマー分子集合体を視覚化する装置であって、
−  該装置が、基本生物学的単位から成るものとして少なくとも１つの生物学的存在を提示するデータを保存する手段を含み、前記生物学的存在に関連する前記データが、前記生物学的存在の１つ又は２つ以上の構造単位に１つ又は２つ以上の生物学的単位を割り当てるデータを含んでおり、前記構造単位と前記生物学的単位とが階層を形成しており、該階層において、前記構造単位のそれぞれが、少なくとも１つの基本生物学的単位及び／又は別の構造単位を含み、
−  該装置が、１つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示をグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供する手段を含み、
−  該装置が、階層レベルを選択する手段を含み、
前記装置が、前に選択された階層レベルに基づいて、グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上で操作を実施するようになっている、
ことを特徴とする、生物学的存在を視覚化する装置。
【請求項１１２】
前記装置が、請求項５３〜６２のいずれか１項に記載の方法を実施するように適合されている、請求項１１１に記載の装置。
【請求項１１３】
前記生物学的存在の提示の一部を選択するのに続いて、前記装置が、選択された階層に基づいて、前記選択部分上で操作を実施する、請求項１１１又は１１２に記載の装置。
【請求項１１４】
線状ポリマー分子又は線状ポリマー分子集合体を視覚化する装置であって、
−  該装置が、基本単位から成るものとして１つ又は２つ以上の分子を提示するデータを受信する手段を含み、
−  該装置が、グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に前記分子の多次元グラフィック提示を提供する手段を含み、
−  該装置が、前記線状分子の一次元提示を同じグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供する手段を含み、前記１次元提示が、次の基本単位の部位を提示する次のグラフィック部位を含み、それぞれの基本単位が、それぞれの基本単位を示す符号によって提示されるようになっており、
−  該装置が、グラフィック部位の配列を含む少なくとも１つの更なる１次元提示を提供する手段を含み、前記グラフィック部位が、同じグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上で、前記線状分子の１次元提示と少なくとも部分的にアラインメントされるようになっており、
−  該装置が、前記更なる１次元提示のうちの１つとインタラクトして、前記線状分子の基本要素の部位に対応する１つ又は２つ以上の部位を選択する手段を含み、
前記装置が、前記更なる１次元提示内の選択部位に対応する前記分子の多次元提示において基本単位を選択するようになっている、
ことを特徴とする、線状ポリマー分子又は線状ポリマー分子集合体を視覚化する装置。
【請求項１１５】
前記装置が、請求項７０〜７５のいずれか１項に記載の方法を実施する手段を含む、請求項１１４に記載の装置。
【請求項１１６】
前記１次元提示のうちの１つにおいて１つ又は２つ以上の符号が選択されると、前記装置が、前記選択された符号の部位に対応する前記分子の多次元提示の部分を異なる状態で提示するようになっている、請求項１１４又は１１５に記載の装置。
【請求項１１７】
生物学的存在、特に線状ポリマー分子又は線状ポリマー分子集合体を視覚化する装置であって、該装置が：
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に１つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示を提供する手段と、
−  前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの部分の１つ又は２つ以上のポイント又は特徴を選択する手段と、
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの選択された１つ又は２つ以上のポイント又は特徴、又は、前に選択された前記生物学的存在の１つ又は２つ以上の部分に関連するパラメータを、入力パラメータとして有し、また、生物学的存在の多次元グラフィック提示に関連するパラメータを出力パラメータとして有する計算を実施する手段と、
−  前記計算の結果に従って前記多次元グラフィック提示を変更する手段と、
を含むことを特徴とする、生物学的存在を視覚化する装置。
【請求項１１８】
前記装置が、請求項７９〜９３のいずれか１項に記載の方法を実施する手段を含む、請求項１１７に記載の装置。
【請求項１１９】
前記装置が、前記生物学的存在の一部を前記計算の結果として選択し、前記生物学的存在の選択部分を、前記生物学的存在の前の提示及び／又は前記生物学的存在の他の提示部分とは異なる状態で表示する、請求項１１７又は１１８に記載の装置。
【請求項１２０】
前記装置が、前記生物学的存在の一部の提示を前記計算によって決定し、且つ／又は、前記計算に続いて前記部分を表示及び／又はマーキングする、請求項１１７〜１１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２１】
選択されたポイント及び／又は特徴に及ぶ領域が、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおける前記多次元提示に提供された領域の所与の百分率を占めるように、前記装置がズーム倍率を決定し、前記装置が相応のズームを実施する、請求項１１７〜１２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２２】
前記装置が、選択されたポイント及び／又は特徴に対して前に予め決められた関係に従って、１つ又は２つ以上の構造単位又は基本生物学的単位を決定し、また、前記基本生物学的単位及び／又は構造単位が占める領域が、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおける前記多次元提示に提供された領域の所与の百分率を占めるようにズーム倍率を決定し、前記装置が前記基本生物学的単位及び／又は構造単位に対して相応のズームを実施する、請求項１１７〜１２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２３】
前記装置が、前に選択された階層レベルの１つ又は２つ以上の構造単位に対してズームを実施し、該構造単位が、選択されたグラフィック要素、又は、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイス内の１つ又は２つ以上の選択されたポイントの近くのグラフィック要素を含む、請求項１１７又は１２１に記載の装置。
【請求項１２４】
グラフィック表示を提示するデータ構造であって、該データ構造が、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の方法によって獲得可能であることを特徴とする、グラフィック表示を提示するデータ構造。
【請求項１２５】
前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５０個が存在する、請求項１２４に記載のデータ構造。
【請求項１２６】
前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５００個が存在する、請求項１２４に記載のデータ構造。
【請求項１２７】
前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５０００個が存在する、請求項１２４に記載のデータ構造。
【請求項１２８】
コンピュータによって読み取り可能なデータを前記コンピュータに組み込むか又は保存するための、コンピュータ可読媒体であって、該媒体が下記のもの、すなわち：
−  請求項１〜２７のいずれか１項に記載の方法を実施することにより生成されるデータ構造、及び；
−  請求項１〜９３のいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実施させるように適合されたプログラムコード、
のうちの１つ又は２つ以上を、前記コンピュータ上に組み込んでいることを特徴とする、コンピュータ可読媒体。
【請求項１２９】
要素の配列によって決定された１次元の生体分子の構造に関する情報を、データ処理システムによって検索する方法であって、該方法が：
−  第１の分子の配列を検索するステップと、
−  予め決められた基準に従って前記第１の分子とマッチングする１つ又は２つ以上の線状分子又は線状分子複合体の三次元構造に関する情報を検索するステップと、
−  分子配列をキーとして有するデータ記録を含むデータ構造を提供するステップであって、前記記録がさらに、マッチング分子又はマッチング複合体の構造に関連するデータを含み、これにより記録に関するデータが前記配列によってアクセス可能である、前記ステップと
を含むことを特徴とする、要素の配列によって決定された１次元の生体分子の構造に関する情報を検索する方法。
【請求項１３０】
各記録において、分子構造に関するデータが、記録のキーを形成する配列に対する、前記構造に関連する分子の配列の類似度に従ってソートされる、請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
記録において、構造に関連する前記データが、別のデータ構造を示す、請求項１２９又は１３０に記載の方法。
【請求項１３２】
記録が、構造に関連した分子の配列と、記録のキーを形成する配列とのアラインメントに関連するデータを含む、請求項１２９〜１３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３３】
アラインメントデータが、別個のデータ構造、特にデータベースに保存されている、請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３４】
前記データ構造が、少なくとも１つの蛋白質配列データベース、少なくとも１つの構造データベース及び／又は少なくとも１つの配列注釈データベースにリンクされる、請求項１２９〜１３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３５】
データ担持媒体上に組み込まれたデータ構造であって、該データ構造を、請求項１２９〜１３４のいずれか１項に記載の方法によって得ることができることを特徴とする、データ構造。
【請求項１３６】
線状ポリマー分子集合体を視覚化する方法であって、該方法が：
−  前記集合体の分子を提示するデータを提供するステップと、
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に前記線状ポリマー分子の１次元提示を提供するステップであって、前記集合体の分子の全ての配列がオンラインで提示される、前記ステップと
を含むことを特徴とする、線状ポリマー分子集合体を視覚化する方法。
【請求項１３７】
前記方法が、前記データに基づいて、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に前記分子の多次元グラフィック提示を提供するステップを含む、請求項１３６に記載の方法。
【請求項１３８】
前記多次元提示又は前記１次元提示において前記分子の１つを選択することにより、前記１次元提示及び／又は前記多次元提示における前記分子の配列に対するズームが実施される、請求項１３６又は１３７に記載の方法。
【請求項１３９】
前記ズームが連続的なオート・ズームである、請求項１３８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的存在を視覚化し、生物学的存在におけるナビゲーションを行う分野、特に、その一例を挙げるならば、生体分子の3D構造及び関連情報、例えば配列（アミノ酸又は核酸）、及び分子又は配列に関連する特徴又は注釈に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の生命科学における主な課題は、生物学的、化学的且つ／又は医学的なデータの急激な増大を扱うことである。最も良く知られている例は、DNA配列及び／又は蛋白質配列のデータベースであり、これらのデータベースは、数及び内容のサイズが幾何級数的に増加し、この増加は実際、コンピュータ速度の上昇よりも急激である。さらに、蛋白質構造決定及び質量分析のような他の方法が、高処理量をもたらすためにスケールアップされている。これに伴って、毎年入手可能な生物学的データベースのサイズだけでなく、数も増加することになる。このようなデータ急増を扱うために、新しいデータ及び既存のデータを自動的に編成することができ、且つユーザがオーバビューを維持することを可能にする情報科学ツールが必要となる。
【０００３】
生物学的、化学的及び／又は医学的なデータのデータベースを統合する最も効果的且つ最も良く知られた方法は、「メタ」・データベースを構築することである。このメタ・データベースは、主データベースが増大するのに伴い、これらの主データベースのトラックを保持し、データベース間のクロスリンクを付加する。このようなシステムによって、ユーザは問い合わせを出し、元の生物学的データベースのうちのいずれかにおけるマッチングエントリにリンクするフォーマット付テキスト概要を取り戻すことができる。このタイプの良く知られた２つのシステムは、LION Bioscience AGによって配布されている製品であるSRS｛配列検索システム(Sequence Retrieval System)}、及び、Entrez server (www.ncbi.nlm.gov/entrez)である。テキストベースのコンピュータ動作システム（例えばMS-DOS又はUnix）と同様に、このようなシステムは、当業者としてのユーザにとっては理想的であるが、しかし非当業者にとってはこれらのシステムは多くの欠点を有する。これらのシステムを非当業者にとって扱いやすいものにするために、グラフィカル・ユーザ・インタフェイスが、ユーザがデータ中をナビゲートするのを助ける。
【０００４】
今日まで、生物学的データベースを視覚化するためのほとんどのツールが、本質的にただ１つのタイプのデータベースを示すように構成されている。種々異なるタイプのデータを組合わせて単一のビューとすることができる方法が望ましい。種々異なるデータを組合わせる重要な一例は、機能特性（単一のヌクレオチド多形又はSNP、配列保存、蛋白質間相互作用に関与する残基、及び活性部位）を蛋白質3D構造上にマッピングすることである。このようにすれば、例えばRas-Mol(www.umass.edu/microbio/rasmol)のような標準的な分子グラフィック法を使用して、上記組合わせビューを視覚化できることになる。
【０００５】
しかし、１つ又は２つ以上の生物学的要素；好ましくは、分子又は配列の特徴、例えばSNP/SAP、エキソン/イントロン境界、翻訳後修飾部位（リン酸化、グリコシル化、アセチル化、メチル化、ユビキチン化など）、及び生物情報学分析から予測される特徴、１つ又は２つ以上のデータベース及び１つ又は２つ以上のデータセット（これにより、前記データセットのそれぞれから少なくとも第１の構成要素が決定される）から生じる特徴、を編成して描写する方法を有することが極めて望ましい。グラフィック提示は、前記データセットに応じて生物学的要素を表示するために行われ、基本環境要素の表示は、特徴要素内に含有された情報に応じて、表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも１つを配置することにより増強される。
【０００６】
前述の具体的な事例には、生体分子、特に蛋白質の３次元的な視覚化がある。配列データベース、例えばSwissProt {Bairoch, A.及びApweiler (2000)「SWISS-PROT蛋白質配列データベース及び2000年におけるその補足TrEMBL(The SWISS-PROT protein sequence database and its supplement TrEMBL in 2000)」Nucleic Acids Res 28(1):28(1):45-8}又はTrEMBLのような配列データベースに寄託された既知の蛋白質配列の数は、ほとんど幾何級数的に増大しており、PDB（蛋白質データベース、Bernstein, F.C., T.F. Koetzle他(1977)に収集された蛋白質構造の数も同様である。「蛋白質データバンク：コンピュータに基づく、マクロ分子構造に関するアーカイバル・ファイル(The Proten Data Bank: a computer based archival file for macromolecular structures)」(Journal of Molecular Biology 112: 535-542)もまた、ほとんど幾何級数的な速度で増大している。しかし、既知の構造の数は、配列の数に大きく遅れをとっている。2001年12月の時点で、合計約700,000の蛋白質配列が知られている。これとは対照的に、蛋白質構造は16,000しか知られていない。単純に見て、このことは既知の全ての配列の約2%しか構造が知られていないことを示唆する。実際にはその数は1%未満である。それというのも、多くの配列が2つ以上の関連構造をデータベースに有しているからである。
【０００７】
しかし、構造は関連蛋白質群において高度に保存されるため、構造的に未知の蛋白質の重なり全体は、試験により解明されている構造を有する関連配列からしばしば推論できる。関連構造は、130,000個又は既知の全ての配列の約20%であることが知られている。この数はある程度任意のものである。それというのも、この数は、配列及び構造の同系性を決定するための閾値集合に依存するからである。基準が寛大になるに伴って、その百分率は40%もの高さになることがある。
【０００８】
構造ゲノミクスが主導する目的の１つは、試験により決定される構造の数を広げ、配列毎に、既知の構造を有する関連配列を見出すことができるようにすることである。この目的にはまだ遠く及ばないが、既知の関連3D構造を有する配列の百分率が増大し、次の１０年間に、ほとんどの配列に対して関連構造が得られることが期待できる。この見通しがあるため、この分野の研究者は上記のような大量の配列/構造の最新情報を見逃すまいとしている。
【０００９】
一般に、配列及び構造データベースの増大に加えて、生物学者の間に行きわたっている種々のデータベースで入手可能な構造に関連する特徴及び注釈のプールも絶えず増大している。このようなデータのいくつかの例は、SNP/SAP、エキソン/イントロン境界、翻訳後修飾部位（リン酸化、グリコシル化、アセチル化、メチル化、ユビキチン化など）、及び生物情報学分析から予測される特徴である。3D構造上にこれらのデータをマッピングすることは、構造をさらに解釈して理解し、また多くの洞察をこの分野の研究者に示唆するのに極めて有用である。
【００１０】
従来技術の関連システムには、PMD、つまり蛋白質突然変異データベース及びサーバ{Kawabata, T., M. Ota他(1999). 「蛋白質突然変異データベース(The protein mutant database). Nucleic Acids Research 27:355-357}(pmd.ddbj.nig.ac.jp/~pmd)がある。PMDは、コーディングSNPを3D構造上にマップする。PMDには２つの主な制限がある。第１に、構造上にマッピングされるのは１種類の特徴データを有するただ１つのデータベースにすぎない。すなわち、PMDは、多数の異種の配列特徴データベースを取り扱うように構成されてはいない。第２に、構造上には一度に１つの特徴しかマッピングされず、一度にいくつか又は多数の特徴はマッピングされない。このシステムは特注のシステムであり、種々のタスクのための汎用システムではない。
【００１１】
別の非商業的システムはModBase(pipe.rockefeller.edu/modbase-cgi/index.cgi){Sanchez, R., U. Pieper他(2000). 「MODBASE、注釈付き比較蛋白質構造モデル(MODBASE, a database of annotated comparative protein structure models)」Nuclec Acids Research 28:250-253)}であり、このModBaseは、（可能である場合）全ての配列に対して相同性モデルのデータベースを有する。ModBaseは、配列のドメイン注釈を有する。これらのドメイン注釈は構造と一緒に表示することができる。このModBaseもやはりただ１種類のデータのマッピングに制限される。ModBaseは更なる欠点を有している。つまりこのModBaseは、（完全CPU集中型の）完全相同性モデリングを必要とするので、新しい配列及び構造が入手可能になるとその更新に時間がかかる。さらに、特徴マッピングは動的には行われず、オフラインで行われる。
【００１２】
データベースから構造上に配列特徴を動的にマッピングするための一般的なメカニズムを有する従来技術のシステムはない。むしろ、特徴分析は構造から直接に事前計算され、事前保存される。このことは、新たな特徴データベースの統合が簡単ではなく、構造上にマッピングされる全ての特徴が、個々の特徴と構造データベースとの間で明示的に保存されなければならないことを意味する。さらに、これらのシステムは、２つ以上又は少数の「特徴要素」を一度に表示することはなく、ただ１種類の特徴しか表示しない。
【００１３】
異種データベースからデータを組合わせるダイナミックビューを形成するための能力は、SRSシステムの強さである{Etzold, T., A. Ulyanov他(1996)、「SRS：分子生物学データバンクのための情報検索システム(SRS: information retrieval system for molecular biology data banks)」, Methods Enzymol 266: 114-28, Etzold, T.及びG. Verde (1997)、「極めて異種のデータバンクからデータを検索するためのビューの使用(Using views for retrieving data from extremely heterogeneous databanks)」 Pac Symp biocomput: 134-41}。従来技術によれば、構造はSRS中に極めて良好に統合されることはなく、構造上にマッピングされたこれらの多種のデータを表示することができる3D視覚化法はなかった。このようなタスクに合わせて形成されたデータベースもなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、本発明の具体的な目的は、関連3D構造上にデータをマッピングするための改善されたシステムを提供し、これらの関連3D構造が、視覚化に際して構造上に注釈が容易に移されることを可能にすることである。
【００１５】
この分野において直面する別の問題は、取り扱われる存在の複雑さに固有のものである。特にマクロ分子、例えば蛋白質の３次元構造を考えると、３次元構造の領域に対して局所的な配列特徴を関連付けすることは、通常の技術を有するユーザにとって困難であることが多い。
【００１６】
従来技術の3Dビューアは、一般にスタンド・アローン型構成部分である。最近では、市販のいくつかのビューアは、「配列詳細」ウィンドウを付加している。このウィンドウは１つ又は全ての配列内の全ての残基を示す（例えばCn3Dビューア）。これらのウィンドウは普通、3Dウィンドウに接続されているので、一方のビュー内で選択された残基は、他方のビューでも見られる。このことは、ユーザが配列と構造との関係をより良く理解することを可能にするので有用である。
【００１７】
最新式の3Dビューアは、ほとんどのマクロ分子構造にとって十分なものである。しかし構造はますます大きく、より複雑なものが見出されており、例えば大型リボソーム・サブユニットが原子解像で最近決定された{Ban, N., P. Nissen他(2000)、「2.4A解像での大型リボソーム・サブユニットの完全な原子構造(The complete atomic structure of the large ribosomal subunit at 2.4 A resolution)」 Science 289 85481):905-20}。後者の複合体は、26個を上回る個別蛋白質分子から成る複合体である。このような大型複合体の場合、複合体のどの部分がどの蛋白質に属するかを、従来技術のビューアを用いて見るのは通常困難である。
【００１８】
最新式の3Dビューアにおける別の基本的な制限は、これらのビューアが、構造又はその関連配列と関連した特徴又は注釈を通常はユーザに示さないことである。目下のところ、配列又は構造の注釈を提供するビューイング・システムは極めて少ない。このようなシステムのうち、蛋白質突然変異データベース(pmd.ddbj.nig.ac.jp/~pmd)だけが、別個の配列ビューにおいて注釈を表示する。このビューアは、配列ビュー及び構造ビューに突然変異残基を示す。しかし、ただ１つの突然変異しか一度に示されず、また、この注釈をオン又はオフにする視覚的な方法がない（メニュー・コマンドを使用しなければならない）。
【００１９】
一般に、生物学者の間に行きわたっている種々のデータベースで入手可能な配列又は構造に関連する特徴及び注釈のプールも絶えず増大している。このようなデータは、構造を解釈して理解し、また多くの洞察をこの分野の研究者に示唆するのに極めて有用であり得る。
【００２０】
より判りやすい提示を可能にするために、化学的又は生物学的存在を提示するのに種々の提示スタイルが提案されている。所望の詳細レベルに応じて、蛋白質のらせん部分が、Ｃα−トレースによる残基のリボン、鎖、ワイヤフレーム提示の分子、ボール及びスティック提示などとして提示されている。ボール＆スティック提示は、縮小されたファン・デル・ワールス半径（例えば１/４の尺度）で原子を表示し、また、これらの原子間の共有結合を線又は円筒体として表示する。ワイアフレーム提示は共有結合を線で表示する。共有結合されていない原子は2D又は3D十字として表示することができる。異なる大きさの点（すなわち、結合を提示するために使用された線の幅よりも大きい点）で原子を表示することもできる。
【００２１】
マクロ分子グラフィックプログラムの分野において、分子の提示上の変更は、通常単純なものしか行うことができない。その例外は、プログラムCn3Dである。Cn3Dは、「スタイル」というコンセプト、すなわちグラフィックの特徴の所定の組合わせをユーザが選択できるというコンセプトを利用する、しかし、これらのスタイルは、色及び提示の変更だけに厳しく制限されている。多くの3Dビューアはスクリプトに基づく言語を有しており、ユーザは自分のマクロを指定することにより、条件文を用いて分子の外観を変化させることができるが、これにはしばしば複雑な方法が必要となる。要約すれば、コンピュータに熟練していない末端ユーザにとって望ましい程度の融通性及び取り扱いやすさは見出されない。
本発明の別の目的は、構造から多数の配列へのより良好なナビゲート能力を提供し、また、ユーザが多数の注釈から１つ又はいくつかを視覚的に選択して、これに応じて、選択された注釈とマッチングする領域を示すように3Dビューを変更することを可能にするメカニズムを提供することである。
【００２２】
この分野において直面する別の問題は、大型の複合体を見ることに関する。大型の複合体の３次元グラフィック提示において、複合体全体が同じ詳細レベルで提示される場合、ピクチャは判り難くなるおそれがある。従って、分子グラフィックビューアの重要な特徴は、分子の部分を選択し、次いで、選択された要素に対して操作を加える能力、例えば分子内の全てのリガンドを選択し、例えばこれらのリガンドの提示をSpaceFillに変え、これらの原子を元素タイプによって着色する能力である。それゆえに、フレキシブルに選択を指定する能力は、この分野において極めて重要である。
【００２３】
ほとんどのビューアは当業者向きに構成されており、従って、非当業者にとっての使いやすさよりはむしろ豊富で強力な特徴セットを強調している。従って、ほとんどのビューアは、スクリプト言語を介してのみ複合体選択を実行し、マウスで行われるグラフィックの選択に関しては初歩的なメカニズムしか提供しない。非当業者にとっては、ほとんどのビューアの完全な力を利用できるようになる前に、学習曲線過程がある。非当業者はスクリプト言語のプログラミング法を学習しなければならず、通常、それぞれのビューアはその固有の言語を有している。
【００２４】
さらに、大型の複合体の利用可能性が増大すると、従来の分子グラフィックプログラムよりも高レベルのデータ構造を取り扱うことができるグラフィック選択法が必要となる。従来技術の分子ビューアの場合、（当該オブジェクトを選択するためにマウスを使用する）グラフィック選択は、階層の単独の固定レベルで機能する。例えばいくつかのビューアの場合、ユーザは原子を選択できるにすぎず、別のビューアでは、残基を選択できるにすぎない。１つのレベル内で、ユーザは選択の内外で個々の要素を付加するか又はトグルすることができるにすぎない。いくつかのビューアは、ユーザがメニュー項目を介してクリック選択レベルを変えることを可能にする。選択挙動を変更するようにメニュー項目を選択することは、実際にはユーザにとって極めて冗長である。クリック動作が変更されたあと（例えばこれによりクリックは鎖全体を選択する）、ユーザは通常これをデフォルト動作に戻さなければならない（例えばこれにより、クリックは今や個々の残基をトグルオフする）。こうして複合体選択は原則的にはGUIを介して行うことができるが、しかし実際にはこれらを使用する人は極めて少ない。それというのもこのプロセスはあまりにも冗長だからである。
【００２５】
Cn3Dプログラムの場合、ユーザは配列ウィンドウから残基の範囲を選択することができる。相当する範囲は構造内でハイライト強調される。ユーザは複数の範囲を選択し、範囲をリセットすることもできる。しかし、3Dビューから直接的に範囲を選択することはできない。
【００２６】
関連面では、ズーム機能がある。複合体構造が見られるときはいつでも、ユーザが構造の一部をより詳細に検査可能にする機能を有することが望ましい。従来技術の3Dビューアにおけるオブジェクトの部分内をズームするためには、先ずオブジェクト全体を動かして、所要の部分がスクリーン中心に位置するようにし、次いで所望の倍率に達するまで、マニュアルでズームしなければならない。このことは既に、数回のマウスドラッグ反復動作を必要とする。その時点から続いて、通常の場合には、別個の操作によって回転の中心を所望の部分に設定しなければならない。普通、このことは２段階で行われる。すなわち、先ず所望の部分を選択し、次いでメニューを介して回転中心にその部分を設定する。全体的に、従来技術の3Dビューアの場合、オブジェクトの所望の部分をズームし、この部分を回転中心にセットすることは、少なくとも４回の操作（並進、マニュアル・ズーム、選択、回転中心の設定）を必要とする。より簡単なズーム機能を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
発明の詳細な説明
本発明は、１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写する方法であって、該方法が、１つ又は２つ以上のデータベースを選択するための入力を受信するステップと、１つ又は２つ以上の選択基準に基づいて、前記１つ又は２つ以上のデータベースから１つ又は２つ以上の所望のデータセットを選択するための更なる入力を受信するステップと、前記１つ又は２つ以上のデータセットのそれぞれから少なくとも１つの第１の特徴要素を決定するステップと、前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応する生物学的要素のうちの少なくとも１つを表示するためのグラフィック提示を決定するステップと、前記第１の特徴要素に含まれる情報に応じて、前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも１つを基本環境要素の表示上に配置することにより、前記基本環境要素の前記表示を増強するステップとを含む方法を提供する。
【００２８】
生物学的要素は、その性質が有機であるか無機であるかにかかわらず、化合物、分子であってよい。生物学的要素は、生体分子、特に配列特徴、例えばSNP/SAP、エキソン/イントロン境界、翻訳後修飾部位（リン酸化、グリコシル化、アセチル化、メチル化、ユビキチン化など）、及び生物情報学分析から予測される特徴であってもよい。１実施態様の場合、生物学的要素は、生体、例えば蛋白質、核酸、大型マクロ分子複合体、例えばリボソームなどであるが、しかし本発明はこれらに限定されるものではない。本明細書の説明により、例えば種々のデータベースに見出される薬剤化合物又はリード分子も包含される。本発明はまた、生物学的要素として、生体の分子と相互作用する化合物をも包含する。このような生物学的要素は、除草剤、農薬などであってもよい。その全てが主に生体内に存在するか、又は生体又は生体部分と相互作用するような種々多様の生物学的要素は、当業者にとっては明らかである。
【００２９】
本発明は、１つ又は２つ以上のデータベースを利用する。この場合、データベースは例えばフラット・ファイルデータベース、リレーショナル・データベース、又はXMLデータベースであってよい。本発明に関して共通に使用されるデータベースは、生物学的要素に関する情報を含むデータベースである。その例はSWISS-PROT, BIND, PDB, INTERPRO, GENBANK及びEMBLである。これらのデータベースは、本発明による方法を実行するシステム内に存在するか、外部に配置されていてよい。
【００３０】
データセットは、１つ又は２つ以上の選択基準に基づいて選択される。このような基準は、そのデータセットが属する生物学的要素の起源であってよい。例えば「ヒトにおける既知の全ての蛋白質を選ぶ」ことができる。又は、「ラット細胞の核内に存在する全ての蛋白質を選ぶ」ことができる。あるいは、「癌に関連する全てのヒト蛋白質を選択する」ことができる。又は、「前立腺癌と関連するアンドロゲン受容体の全ての突然変異型を選択する」ことができる。所与のいかなる基準も、データセット、ひいては生物学的要素を選択するのに適用することができる。
【００３１】
本発明による方法が適用される場合、データセットのそれぞれに対して第１の特徴要素が決定される。特徴要素は、要素をさらに詳細に特徴付けする一片の情報を表わし、この情報のグラフィック提示を基本環境要素の表示内に挿入することが必要となる。１実施態様では、例えばヒト蛋白質に属するデータセットがデータベースから抽出される。決定された第１の特徴要素は、データセット内の情報に属する。この情報は細胞内の蛋白質の局在化を定義する。この局在化の定義は、例えば核内で可能である（図面も参照）。好ましい実施態様の場合、この局在化の定義は、サブ細胞位置を例えばSWISS-PROTエントリ、又は例えばBINDデータベースのエントリから抽出することにより行われる。いくつかの生物学的要素の場合、サブ細胞位置はデータベースでは入手できない。この場合にはサブ細胞位置は、SignalP{Nielsen, H., J. Engelbrect他(1997) Protein Engineering 10:1-6}及び／又はPreLoc{Andrade, M.A., S.I O'Donoghue他(1998) Journal of Molecular biology 276:517-525}のような特性計算法を適用することにより推論することができる。
【００３２】
これと同じ又は別の実施態様の場合、生物学的要素は、生体分子、特に配列特徴、例えばSNP/SAP、エキソン/イントロン境界、翻訳後修飾部位（リン酸化、グリコシル化、アセチル化、メチル化、ユビキチン化など）、及び生物情報学分析から予測される特徴を含む。この場合、第１の特徴要素は、蛋白質構造上のこのような配列特徴の位置に関連することができ、関連データベース、例えばHSSP(Schneider, R.及びC. Sander (1996) {「蛋白質構造−配列アラインメントのHSSPデータベース(The HSSP databese of protein structure-sequence alignment)」 Nucleic acids Research 24:201-205}から抽出することができる。
【００３３】
第１の特徴要素に基づいて、その生物学的要素は基本環境のスペース内に挿入される。基本環境は、生物、１種又は２種以上の組織タイプ、細胞、細胞小器官、サブ細胞区画、分子、分子の複合体、特に蛋白質又は蛋白質複合体、原子及び／又はサブ原子粒子を含む群から成っていてよい。基本環境は上記のうちの２つ以上を含んでもよい。本発明の１つの好ましい実施態様の場合、基本環境は細胞画像であるか、又は分子の３次元画像である。基本環境が細胞であるか又は細胞を含むような実施態様の場合、存在し得る異なる細胞タイプが別個に形成される。ここでは図面において、発明者は一般化された真核細胞を選んだ。細胞膜は例えばポストスクリプト曲線のような標準ベクターグラフィック法を用いて定義されてよい。これらの曲線は初めに、細胞の顕微鏡画像から得られる細胞トポロジーの画像に基づいて定義される。この定義は手によって行われるか、又は数学的パラメータ曲線を、細胞顕微鏡写真から得られた細胞膜の画像に適合させることにより行われる。次いで、背景ビットマップ画像が異なるシェーディングを有するように形成され、これにより画像に豊かさを与え、ユーザが細胞の種々異なる部分を区別するのを助ける。
【００３４】
本発明の１実施態様の場合、本発明による方法は、生物学的要素として分子を利用する。この実施態様の場合、例えば蛋白質、核酸、脂肪酸、炭水化物、ペプチドなどが表示される。１実施態様の場合、生体内に見出される分子が、生体内に見出されることを知られていない分子、例えば薬剤化合物と一緒に表示される。従って、これらの分子の生じ得る相互作用を分析及び／又は描写することが可能である。本発明の特に好ましい実施態様の場合、蛋白質が表示される。
【００３５】
基本環境が１つ又は２つ以上の分子、特に例えば複合体を形成し得る蛋白質から成る実施態様の場合、分子の提示は標準タイプであってよい。この提示において、基本要素、例えば原子又は残基の位置はファイル又はデータベースから取り出され、相互間に結合を有する原子又は残基が、コンベンショナルなグラフィック技術を用いて３次元提示においてそれぞれの座標で示される。このような実施態様の場合、本発明による方法は、分子の部分又は下位存在を生物学的要素として利用することができる。例えば、SNP/SAP、エキソン/イントロン境界、翻訳後修飾部位（リン酸化、グリコシル化、アセチル化、メチル化、ユビキチン化など）、及び生物情報学分析から予測される特徴を、このような生物学的要素として表示することができる。１実施態様において、生体の蛋白質又は蛋白質複合体が、リガンドと一緒に表示される。配列要素がリガンドとの関連において適切な位置で示されるならば、特に配列特徴が突然変異型に関する場合、リガンドと分子との生じ得る相互作用に関して推論することができる。或る突然変異型が特定の疾患又は生物学的プロセスに関連することが知られている場合、リガンドに関する突然変異型のこのような３次元提示から、このような疾患又はプロセスに対するリガンドの役割に関して推論を行うことができる。
【００３６】
１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写する、本発明による方法の１実施態様の場合、前記基本環境要素の表示が、前記基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５０個を配置することにより増強される。前記基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５００個を配置することも同様に可能であり、また、前記基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５０００個を配置することが特に好ましい。
【００３７】
１実施態様の場合、所与の細胞タイプの１つの生物内にあることが知られている全ての蛋白質が、本発明に従って生物学的要素として描写され、前記基本環境要素、この場合には細胞の表示は、前記基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの全てを配置することにより増強される。
【００３８】
本発明による方法は、生物学的要素のいずれか、例えば細胞の環境に対応する蛋白質、又は蛋白質の環境に対応する配列特徴を、任意の所与の時点で、前記基本環境要素の表示に付加するか又はこの表示から差し引くことを可能にする。例えば異なる色で要素を着色することにより、生物学的要素の種々異なるサブセットを同時に表示することも可能である。従って、任意の基準（例えばSRS問合せ）によってサブセットを選択し、これらの問合せの結果を表示することが可能である。
【００３９】
通常、前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応して、１つ又は２つ以上の更なる特徴要素が決定され、該１つ又は２つ以上の更なる特徴要素は、前記決定された第１の特徴要素が由来するデータベースと同じデータベースから抽出される。しかし、前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応して、１つ又は２つ以上の更なる特徴要素が決定され、該１つ又は２つ以上の更なる特徴要素は、前記決定された第１の特徴要素が由来するデータベースとは異なる１つ又は２つ以上のデータベースから抽出されることもあり得る。
【００４０】
例えば所与の例において、ヒト蛋白質は、第１の特徴要素からの情報に基づいて仮想細胞内に配置される。その関係、すなわち、２つ以上の蛋白質相互の結合、又は蛋白質間の空間的近接度及び／又は距離は、異なるデータベースに由来する情報に基づいて描写される。このデータベースは例えばイースト-ツー-ハイブリッド(Yeast-Two-Hybrid)試験{Field及びSong, Nature 340,第245頁(1989), Bartel他、Biotechniques 14,第920頁(1993)及びLee他、Nature 374第91-4頁(1995)に記載されているような方法｝からの試験データを含んでよい。このデータベースは、質量分析又はＸ線結晶学から決定されたマクロ分子複合体に関する試験データを含んでもよい。上記データベースはまた、相同性推論又は蛋白質間ドッキング・アルゴリズムのような方法によって推論又は予測される蛋白質相互作用に関するデータを含んでもよい。このように、この好ましい実施態様において、第２の特徴要素は、生物学的に有意義な方法で蛋白質を編成するのを助ける。第１の特徴要素もこのことを達成しはするが、第１の特徴要素の目的は、仮想細胞内における生物学的要素の局在化に関して生物学的要素を編成することである。第２の特徴要素の目的は、蛋白質を互いに編成することである。
【００４１】
本発明の方法の１実施態様の場合、前記少なくとも１つのデータセットに対応する少なくとも１つの第２の特徴要素を決定し、さらに前記第２の特徴要素からの情報を使用することにより前記基本環境要素の表示を増強し、これにより前記基本環境要素の前記基本グラフィック提示中に少なくとも１つの生物学的要素を挿入する付加的なステップが実施される。
【００４２】
別の実施態様の場合、前記少なくとも１つのデータセットに対応する更なる特徴要素が決定されるが、しかし、この更なる特徴要素は、前記生物学的要素の前記少なくとも１つのグラフィック提示の表示を増強するために使用される。
【００４３】
発明者は本発明のこの実施態様、例えば、細胞内に示す際の蛋白質画像の増強を利用した。この場合、情報は生体分子の３次元構造のPDBデータベースから抽出される。選択された基本環境要素の表示領域に基づいて、すなわち、近景であるか又は遠景であるかに基づいて、蛋白質を「ゼロ」次元のシングルポイント、１次元ストリング、グラフィック・オブジェクト、２次元画像、又は３次元オブジェクトとして提示することが可能である。
【００４４】
本発明の１実施態様の場合、１つの生物学的環境から異なる生物学的環境に移ることが可能になる。例えばユーザが、基本環境が細胞である場合の提示でスタートし、細胞内に提示された蛋白質を選択する場合、提示は切換って、この蛋白質だけの提示となる。すなわちこの提示は細胞の環境を有さない。蛋白質は次いで本発明の意味において新しい生物学的環境を形成し、生物学的要素の提示、例えば、配列特徴、例えばSNP/SAP、エキソン/イントロン境界、翻訳後修飾部位（リン酸化、グリコシル化、アセチル化、メチル化、ユビキチン化など）、及び生物情報学分析から予測される特徴に代えて、この蛋白質を３次元提示することができる。
【００４５】
正確な3D構造は既知の蛋白質の約1%しか現在知られていない。未知の3D構造を有する蛋白質の約20%に関しては、その3D構造を１つ又は２つ以上の既知の構造に対する相同性によって推論することができる。推論された構造は、3D構造の最良の既存モデルとして使用することができる。蛋白質の約80%に関しては、構造の正確な詳細は入手できない。これらの蛋白質に関しては、構造のいくつかの側面、例えば二次構造が、予測法によってなおも推論され得る。予測又は試験による構造に関する種々の情報は、3Dモデル内に組合わせることができる。好ましい実施態様の場合、これらのモデルは、3D情報が推論されるものにすぎないことを明らかにするように提示される。この提示は、正確な3Dが知られている生物学的要素を提示するために使用される提示とは明らかに異なるように選択される。
【００４６】
同様に、染色体全体の正確な3D構造は、原子に関する詳細においては決して知られることはないと思われる。しかし好ましい実施態様の場合、染色体構造のモデルが形成され、使用される。
【００４７】
前記少なくとも１つの生物学的要素に属する前記少なくとも１つのデータセットに対応する更なる特徴要素が、前記生物学的要素の活性の１つに属する情報を含有することができ、従って、前記生物学的要素の活性を表示することにより、前記生物学的要素の前記少なくとも１つのグラフィック提示の表示を増強するのに前記特徴要素を用いることができる。発明者は例えば酵素活性を表示するために、本発明のこの特徴を利用した。この実施態様において、別の蛋白質のリン酸化作用中に、キナーゼ酵素を表示することができる。この具体例における特徴要素は、酵素活性の記述に属するデータセット内のエントリである。特徴要素はまた、「寿命」すなわち生物学的要素の存在時間、又はこのような存在の運命に属する他の局面を表示するのに使用することもできる。特徴要素はまた、生物学的要素の他の物理的又は化学的特性を描写することにより、表示を増強するために使用することもできる。
【００４８】
本発明のいくつかの実施態様の場合、１つ又は２つ以上のデータベースが、生体分子、生体内に見出される有機分子及び／又は無機分子に関する情報を有するデータセットから成るデータベースを含む群から選択される。好ましい実施例の場合、データベースは、遺伝子及び／又は蛋白質及び／又は化学的な化合物に関する情報を有するデータセットを含む。
【００４９】
基本環境要素はしばしば、生物、１種又は２種以上の組織タイプ、細胞、細胞小器官、サブ細胞区画、マクロ分子の大型複合体、分子、原子及び／又はサブ原子粒子を含む群から選択された提示である。
【００５０】
好ましい実施態様の場合、基本環境要素は、真核細胞、原核細胞又は原始細胞又はウィルス粒子である。
【００５１】
ゼロ次元（シングル・ポイント）、１次元、２次元又は３次元で、要素のいずれをも描写することはもちろん可能である。
【００５２】
生物学的プロセス、例えば分化、薬物応答などに対応して、時間に伴って視覚的提示が変化するように、提示に時間を加えることもできる。
【００５３】
１実施態様の場合、前記基本環境要素の第２の表示において所定の領域を選ぶことにより、前記基本環境要素の前記表示内に描写される領域が選択される。
【００５４】
発明者はこのことを真核細胞に関して行った。この場合、１つの表示は細胞全体並びに細胞内のより小さなウィンドウを示し、このウインドウは、移動されると、第２の表示内に表示される細胞の領域を変える（図面も参照）。
【００５５】
本発明はまた、本発明の方法によって得られる基本環境要素の表示、特にコンピュータ表示に関する。本発明はまた、グラフィック表示を提示するデータ構造に関し、このグラフィック表示は、本発明による方法を適用することにより得られる。１実施態様の場合、前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５０個が存在し、別の実施態様の場合、前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５００個が存在し、最も好ましい実施態様の場合、前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５０００個が存在する。
【００５６】
本発明はまた、コンピュータによって読み取り可能なデータを前記コンピュータに組み込むか又は保存するための、コンピュータ可読媒体であって、該媒体が下記のもの、すなわち、本発明の実施態様のいずれかに従う方法を実施することにより生成されるデータ構造、及び、本発明の実施態様のいずれかに従う方法をコンピュータに実施させるように適合されたプログラムコード手段、のうちの１つ又は２つ以上を含む、コンピュータ可読媒体に関する。本発明はまた、異なるユーザが方法と関連する共通のデータ構造にアクセスし、データ構造を共有することを可能にするシステムに関連する。アクセスは局地的に組織内で行われてよく、あるいは、例えばインターネットによって遠隔分布されてもよい。
【００５７】
本発明はまた、本発明による方法を適用することにより、１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写するための装置に関する。
【００５８】
本発明の別の特徴によれば、関連3D構造上にデータをマッピングするための改善されたシステムが提供され、このシステムは、視覚化のために構造上に注釈が容易に移されることを可能にする。好ましい実施態様の場合、関与するシステムの構造は下記の３つのステップを含む。
【００５９】
(a)  配列・構造間アラインメントの構成（PSSHデータベース）
第１のステップにおいて、各配列が全てのマッチング3D構造上にアラインメントされる。これを目的として、配列と構造との間のアラインメントができる限り正確であることが重要である。アラインメント精度に加えて、配列が構造にマッチするか否かを決定するのに用いられる閾値の問題もある。従来技術のデータベース、例えばHSSPデータベース、例えばHSSPデータベース{Schneider,R及びC.Sander(1996)「蛋白質構造・配列アラインメントのHSSPデータベース(The HSSP database of protein structure-sequence alignments)」 Nucleic Acids Research 24:201-205}は、配列と構造との間の正確なアラインメントを含み、類似性閾値は良好である。主な問題は、データベースの編成である：従来技術のデータベースは、構造によって編成され、配列によっては編成されない。このことは、各エントリが、単独の構造とマッチする全配列のリストを含有することを意味する。エントリはまた、アラインメントの完全な詳細を含有する。さらに、１つの構造が２つ以上の蛋白質鎖を含有することが可能なので、単独のエントリは、いくつかの相異なる蛋白質に対応するマッチング配列を含有することができる。従来技術のデータベース・エントリの現行の編成では、所与の配列に対するマッチング構造を示すビューを形成することはできない。
【００６０】
本発明によれば、より良好な方法で情報を編成するいくつかのデータベースが、例えばHSSPから構成される。PSSHと呼ばれる第１のデータベースは、次いで、単独の配列とマッチする全ての構造をリストし、マッチ範囲に関する情報（すなわち構造内のどの残基が配列内のどの残基とマッチするかに関する情報）を含む。好ましい実施態様によれば、構造は配列に対する類似性によりソートされる。この場合最も該当する構造が第１に発生する。このようなソートは典型的には、従来技術に従ったソートよりもより有用である。
【００６１】
HSSPalignと呼ばれる第２のデータベースは、個々の配列・構造アラインメントの詳細を保存する。最後のデータベース、HSSPchainは、１つの構造内の単独の鎖とマッチする全ての配列、並びに、マッチ範囲に関する情報（すなわち配列内のどの残基が構造鎖内のどの残基とマッチするかに関する情報）をリストする。
【００６２】
データのこのような編成は、ユーザが配列から構造へナビゲートするのを著しく容易にし、また、構造上への配列特徴のマッピングも容易にする。これらのデータベースがどのように導き出されるか、その完全な実施について以下に詳細に説明する。
【００６３】
各配列・構造間アラインメントの相同性モデルを実際に計算することが理想的である。しかし、配列注釈が相同構造上のどこにマッピングするかを見るには、鋳型構造を調査するだけで全く十分である（それというのも、相同性モデリングはもしこれが正確に行われれば、バックボーン座標を変化させたとしてもその変化量は極めて少量に過ぎないからである）。
【００６４】
(b)  複数データベースからの動的ビューの構成
好ましい実施態様において、SRSシステム(Etzold, Ulyanov他、1996)が使用される。第１に、異種データベースを統合する分野において、このシステムは標準である。事実上全ての該当データベース（配列、構造及び注釈）はSRS内に既に組み込まれている。第２に、SRSは、種々異なるデータベースからオンザフライで抽出されたデータを組合わせる「ハイブリッド」ビューを形成することができる(Etzold及びVerde 1977)。必要なのは、データベース・エントリがクロスリンクされ得ることだけである。好ましい実施態様によれば、それぞれの配列・構造アラインメントは、例えばSwissProt（Bairoch及びApweiler 2000)にクロスリンクされ得る第２のデータベース(HSSPalign)における別個のエントリである。SRS下で可能化されたクロスリンキングの利点は、ビューが動的であること、すなわち、データベース、例えばSwissProtが更新された場合、本発明により次回ユーザがビューをロードしたときにこの更新内容が即座に見られることである。
【００６５】
(c)  複数注釈の表示
好ましい実施態様の場合、本発明は、アラインメントを表示し、呼び出し時にアラインメントに与えられる注釈を読み取り、通常の3D構造データに加えてこれらのデータを表示することができる。SRSから3Dビューア部分に渡された注釈データは、それぞれ個別の特徴要素に対応するURLを含むことができる。こうして3Dビューアから、URLにリンクすることが可能である。従って、このような複合提示を原始データベースからオンザフライで構築し、例えばSwissProt特徴とInterPro(Apweiler,R.,T.K.Attwood他(2001)「InterPro−蛋白質群、ドメイン及び機能部位のための統合型ドキュメンテーション・リソース{InterPro-an integrated documentation resource for protein families, domains and functional site) Bioinformatics 16: 1145-1150}からの注釈とを3Dビューからリンクすることが初めて可能になる。
【００６６】
本発明は、同じアーキテクチャ内のスライス形異型データベースを使用することにより、DNA配列データベースに容易に拡張することができる。これにより、DNA配列特徴、例えばエキソン/イントロン境界が、対応する３次元蛋白質構造上にマッピングされるのを示されることが可能になる。
【００６７】
本発明はまた、構造及び関連配列情報を探索しナビゲートするための新しいユーザ・インタフェイスを提供する。このインタフェイスは、互いに密接な関係にある異なるビューから成っているので、１つのビューにおける選択、着色又は提示の変更を、同時に他の全てのビューに自動的に広めることができる。
【００６８】
本発明の実施態様によれば、インタフェイスは複数の下記のビュー成分を含む：
【００６９】
(a)  3Dビュー
インタフェイスの基礎は、例えばマクロ分子又はマクロ分子複合体、蛋白質集合体又は細胞全体の３次元構造を示し、且つ機能性、例えばズーム、回転などを提供する3Dビューである。
【００７０】
(b)  配列オーバビュー
【００７１】
このビューは初め、構造の全ての配列と、提供された全てのアラインメントされた配列を示す。配列の部分が（このビュー又は他のビューのうちの１つにおいて）選択されると、このビュー上の対応配列領域がハイライト強調される。このビューは自動的にズームするので、選択された配列だけを見ることができ、従って、この配列の僅かにより詳細なビューを提供する。普通、このビューは選択された配列全体を示し、ユーザの選択が配列内のどこに対応するかをユーザが容易に見ることを可能にする。しかしこのビューは、最大数の残基（約400）までズームするように微調整でき、選択位置の近くの配列をより一層詳しく見ることを可能にする。選択がキャンセルされると、ビューは元に戻って、構造内の全ての配列を示すようになる。このビュー及び挙動は、ユーザが選択した配列部分を有するオーバビューを維持する一助となり、多くの配列を有する分子複合体構造を見る場合に特に役立つ。
【００７２】
具体的な実施態様によれば、このビューの別の特徴である「焦点」ボックスは、配列詳細ビュー内で表示された残基の領域を示す。この配列詳細ビューを以下に説明する。焦点は選択に自動的に適合される。
【００７３】
(c)配列詳細ビュー
このビューは蛋白質又はDNAに対応する１文字のアミノ酸コード又は核酸コードに相当するアルファベット文字の範囲を示す。このビューは文字（スクリーン幅、解像度、及び選択されたフォントサイズに応じて普通５０個未満）から成る一本線だけを有している。これは１つの配列の小さな残基ウィンドウに対応する。このビュー内で示された残基範囲の位置は、配列オーバビュー内の焦点ボックスによって示され、従って、この残基範囲が配列全体のどこに組み込まれるかをユーザに正確に示す。このビュー内の残基範囲は、選択が変えられると自動的に更新される。ほとんどの選択範囲は小さい（１つ又は数個の残基）。この場合、ビューは、選択された全ての残基が含まれるように適応する。全ての残基を含むことができない場合（例えば極めて広範囲の残基が選択された場合、又は相異なる配列上の２つの残基が選択された場合）、ビューは選択された第１の残基又はN末端範囲に焦点を合わせることになる。
【００７４】
残基範囲は、配列オーバビュー内の焦点ボックスをドラッグすることによりリセットすることもできる。このビューを上述のビューと組合わせることにより、ユーザが残基の詳細を見るために配列内を「ズーム」するのを必要とする場合の配列ビューに関連する問題が回避される。このようなズーミングは、例えば配列の２つの異なる部分（例えばN末端残基及びC末端残基）からの詳細を見るために迅速にナビゲートしたい場合には扱いにくいおそれがある。
【００７５】
(d)  注釈ビュー
このビューは、配列オーバビューに対して密接に同調され、それぞれの配列と関連する注釈又は特徴を示す。注釈は、タイプ（例えば全てのドメイン注釈、又は全てのSNP）によってグループ分けして複数のレーンにされる。種々異なる多数の注釈レーンを示すことができる。このビューから、ユーザは注釈レーン全体を「活性化」することができる。このことには、分子の着色又は（他のビュー内の）3D構造の提示を変化させて、その注釈とマッチする残基をハイライト強調するという効果がある。１つ又は２つ以上の注釈を一度に活性化することができる。ユーザは、注釈レーンではなく個々の特徴を選択して、それらの残基の提示だけを変えることもできる。注釈は普通、他のデータベースから導き出すことができる、それぞれの特徴は、関連データベース・エントリに対する１つ又は２つ以上のハイパーリンクを有する。このビューから、ユーザはこれらのエントリに対して直接的にリンクするか、又は、構造上の注釈を活性化することにより、3D構造の部分から、特定の特徴に関する関連データベース・エントリへの直接的なリンクを可能にすることができる。
【００７６】
本発明はまた、ユーザが注釈源を選択するのを可能にする。普通、一組の注釈は所与のデータベース・エントリから入手することができる。例えばSwissProtは普通、各蛋白質に対応するいくつかの異なる種類の注釈を含んでいる。ユーザは、別のデータベース、例えばInterProからの注釈セットを示す別のビューを選択することができる。
【００７７】
(e)  階層ビュー
マクロ分子は、固有の階層（原子、残基、二次構造要素、鎖、複合体）に従って編成される。特により大きな複合体をナビゲートする際には、階層による選択を可能にする（ファイル・システム・ブラウザと類似する）階層ビューアを含むことが有用である。
【００７８】
本発明のさらなる特徴では、少なくとも１つの非トリビアル・ステップを伴う提示スタイルをユーザが選択することを可能にするメカニズムが提供される。このステップは、配列又は構造上の計算又はその分析に関与する。その結果、具体的に該当する分子の領域の外観（提示、着色など）の変化が決定される。それぞれのスタイルは、この計算ステップを制御するいくつかのパラメータを有することができる。これらのパラメータは着色、提示及び挙動と共に、当業者に良く知られているように、スタイル・シート・ウィンドウを使用してユーザによって変更することができる。スタイルは、分子全体に対して全体的に適用するか、又は目下の選択において指定された分子の特定部分に対して適用することができる。選択の側面について以下に詳しく説明する。
【００７９】
下記のスタイルは、これらのプログラムの末端ユーザにとって有用であることが判っているスタイルである。それというのもこれらのスタイルは、重要な使用事例を大幅に容易にするからである。
【００８０】
(a)  第１印象スタイル
このスタイルは、分子の構造全体をハイライト強調して、構造全体の、「一目見ただけで」情報を提供するオーバビューを与える。例えば、ポリペプチド鎖はリボンとして表示される。一本鎖は、二次構造によって着色される。同一分子のオリゴマーは鎖によって着色され、種々異なる分子を有する複合体は、分子によって着色される。リガンド及びジスルフィド結合は目立つように表示される。
【００８１】
(b)  結合部位スタイル
第１印象スタイルが、分子全体の全体的な印象を得るのに一般に有用であるのに対し、結合部位スタイルは、蛋白質−リガンド相互作用の詳細をハイライト強調する、その代わりの提示に簡単に切換えることを可能にする。リガンドは、ボール＆スティック提示で、炭素が緑色に着色された状態で表示されてよい。さもなければ元素着色が使用される。この場合原子（及びこれらの元素と連携する結合）は、原子の元素タイプに従って着色される。他の分子上の予め定義された範囲（例えば4Å）内の近接する原子が拡大され、元素着色（例えば炭素をグレイに着色）を用いてワイヤフレーム提示で、すなわちリガンドの提示とは異なった状態で見えるように表示される。共有結合を有さない原子は2D/3Dクロスとして表示することができる。原子は、結合を示す線の太さよりも大きいサイズを有する点として表示することもできる。
【００８２】
リガンド及び近接原子は、好ましくは明るく着色される。リガンドに近接しない蛋白質部分はＣα−トレース提示で表示され、明るさを低減される（鈍色）。さらに、近接残基の、溶剤によりアクセス可能な表面を表示することができる（すなわち透明）。近接する水分子を表示することができる（例えばボール＆スティック又はワイヤフレーム提示）。他の全ての側鎖を隠すことができ、ユーザは活性部位残基をより容易に区別することを可能にする。
【００８３】
(c)  結合表面スタイル
結合表面スタイルは、結合部位スタイルに類似しているが、ただしこの結合表面スタイルの場合、リガンド分子と直接的な接触状態にある蛋白質活性部位の表面（約4Å）が計算され、表示される。
【００８４】
(d)  相同性スタイル
相同性スタイルは、第１印象スタイルに類似しているが、ただしこの相同性スタイルの場合、配列類似性によって行われる。この類似性は配列と構造とのアラインメントから計算される（上記参照）。普通、このスタイルは、アラインメントが存在するときのみに使用されるが、もちろん、アラインメントを実際に表示せずに関連データを使用することも可能である。
【００８５】
(e)  ディスプレースメント・スタイル
ディスプレースメント・スタイルは、重ね合わされた構造A及びBに適用することができる。コンピュータステップにおいて、ビューアは、構造間のアラインメントを計算することにより、A及びBにおけるマッチング残基を決定する。このスタイルにおいて、A及びBのマッチング残基は、これらの空間的距離に応じて（特定の測定基準を適用することにより）着色される。１つの可能な実施態様は、A及びBの（測定基準の点で）近接するマッチング残基を緑色に着色し、より隔たった残基に対しては色あせさせて青色にする段階的着色を適用することである。マッチングされない残基は、付加的な区別可能な色（例えばグレー）で別個に着色される。１実施態様の場合、構造Aは基本構造として考えられ、デフォルト・リボン提示で表示される。或る実施態様によれば、リガンドは、（暗さを帯びた）元素着色を有する。重ね合わされた構造Bの視認性は、これを半透明のコイル提示で提示することにより低減することができる。
【００８６】
これらのスタイルを適用することによる変更は、上述のような異なるビューに広めることもでき、これらのビュー内の対応オブジェクトの外観に影響を与えることができる。
【００８７】
本発明によれば、フレキシブルな選択及び選択解除を可能にする一般的な選択スキームが提供される。重要な特徴によれば、ユーザは、このようなデータ、すなわち原子、残基、二次構造要素、鎖断片、鎖、複合体の所与の固有の階層的編成、及び、例えば同じ染色体に結合されるデータ又は同じサブ細胞位置内で発生するデータのようなより高レベルの編成に応じて、自然な又は直感的な方法で選択することが可能になる。階層に依存する選択スキームは、ビューをより判り易くするための強力なツールである。マクロ分子の場合、又は単一分子の場合でさえ、階層データ構造が内在する。従って、選択スキームは階層的オブジェクト編成との関連において最も強力であることを留意すべきである。
【００８８】
特定の好ましい選択モデル挙動を以下に説明する。
本発明の更なる特徴によれば、改善され単純化されたズーム機能が、3D分子ビューアに提供される。従来技術によれば、いくつかの後続の動作（例えば並進、マニュアル・ズーム、選択、回転中心の設定）を実施する必要があったが、これに対して、本発明は、その１つ実施態様において、上述の全ての動作を一体化して単一操作にする（例えばキーストローク又はダブル・クリックのようなマウスクリック）。１実施態様によれば、この操作は、所望の１つ又は２つ以上のオブジェクトを選択し、この選択部分を連続的にズームし（選択された全てのオブジェクトが利用可能なスクリーンをほぼ満たすまで）、そして回転中心を目下の選択部分の幾何学的中心（すなわち選択された全てのオブジェクトの空間的座標の平均）にセットする。構造の外側のポイントをクリックすると、１実施態様の場合、オブジェクトの全景まで又はズーミング前の提示の規模まで、提示が縮小する。本発明によるオートズーム・ツールは、マクロ分子内をナビゲートするのに極めて有用であり、結合ポケットを調べる場合に特に重要である。このツールは、高レベルのビュー例えば細胞全体ビューから、低レベルビュー、例えば単一分子のビューへナビゲートするにも有用である。
【００８９】
なお、このズーム機能は分子の３次元構造が提示されるという用途に制限されることはない。このズーム機能は、提示内の基本環境が分子レベルよりも高レベルの細胞又は別の生物学的存在である場合に適用することもできる。特に、分子レベル及び／又はサブ分子レベルにズームイン及びズームアウトすることができ、こうすることで提示の基本環境が変化し得る。このようにして、細胞中の蛋白質に対してズームを行うことができ、その結果、最終的には細胞の環境の表示なしで、ただし場合によっては、いくつかのサブ分子詳細、例えば前述の配列特徴とともに、蛋白質が表示されることになる。逆に、蛋白質からズームアウトすると、その結果、蛋白質を最終的には細胞環境内で提示することができ、あるいは、ズームアウトをさらに行うと、蛋白質は提示から消えるか縮小されてドット又はポイントになる。
【００９０】
好ましい実施態様によれば、ズームは、所望のズーム倍率に達するまでズームが連続的に行われるので、ユーザはテレスコープを使用したときのように、尺度の増減を視認することになる。
【００９１】
長い配列を１次元提示する際にも、又は、線内の、例えば続いて説明する配列オーバビュー内の集合体の種々異なる分子の配列を続いて提示する際にも、ズーム特徴を採用することができる。集合体内の分子を選択すると、選択された分子の配列上に１次元提示の焦点が合わせられる。すなわち１次元提示がスクリーン上で示されるが、又はスクリーン上でセンタリングされて示される。同様に、配列の選択部分にも焦点が合わせられてよい。これに加えて、又はこれとは別に、３次元提示の相応の焦点が同時に提供されてよい。
【００９２】
本発明によるズーム機能は、以下にさらに詳細に説明する選択スキームと組合わせることができる。任意の選択が行われてよく、目下の選択にオートズーム操作を適用することができる。操作終了時には、分子の選択部分はスクリーンをほぼ満たし、回転の中心となる。この組合わせは、特にマクロ分子に関して、3Dオブジェクト群の視覚化部分内をナビゲートするのに極めて有用である。
【００９３】
本発明の種々の特徴を以下に要約する。
【００９４】
１つの特徴によれば、本発明は、１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写する方法であって、該方法が、
１つ又は２つ以上のデータベースを選択するための入力を受信するステップと、
１つ又は２つ以上の選択基準に基づいて、前記１つ又は２つ以上のデータベースから１つ又は２つ以上の所望のデータセットを選択するための更なる入力を受信するステップと、
前記１つ又は２つ以上のデータセットのそれぞれから少なくとも１つの第１の特徴要素を決定するステップと、
前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応する生物学的要素のうちの少なくとも１つを表示するためのグラフィック提示を決定するステップと、
【００９５】
前記第１の特徴要素内に含まれる情報に応じて、基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも１つを配置することにより、前記基本環境要素の表示を増強するステップと
を含む、１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写する方法を提供する。
【００９６】
本発明によれば、生物学的要素が、分子、分子の複合体、原子、サブ原子粒子、SNP/SAP、エキソン/イントロン境界、翻訳後修飾部位（リン酸化、グリコシル化、アセチル化、メチル化、ユビキチン化など）、及び／又は、生物情報学分析から予測される特徴、を含む群から選択されてよい。
【００９７】
本発明によれば、前記基本環境要素の表示が、前記基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５０個を配置することにより増強されてよい。
【００９８】
本発明によれば、前記基本環境要素の表示が、前記基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５００個を配置することにより増強されてよい。
【００９９】
本発明によれば、前記基本環境要素の表示が、前記基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも５０００個を配置することにより増強されてよい。
【０１００】
本発明によれば、前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応して、１つ又は２つ以上の更なる特徴要素が決定され、該１つ又は２つ以上の更なる特徴要素は、前記決定された第１の特徴要素が由来するデータベースと同じデータベースから抽出されてよい。
【０１０１】
本発明によれば、１つ又は２つ以上のデータセットに対応して、１つ又は２つ以上の更なる特徴要素が決定され、該１つ又は２つ以上の更なる特徴要素は、前記決定された第１の特徴要素が由来するデータベースとは異なる１つ又は２つ以上のデータベースから抽出されてよい。
【０１０２】
本発明は、前記少なくとも１つのデータセットに対応する少なくとも１つの第２の特徴要素を決定するステップと、前記第２の特徴要素からの情報を使用することにより、前記基本環境要素の表示をさらに増強して、これにより、前記環境要素の前記基本グラフィック提示内に少なくとも１つの生物学的要素を挿入するステップとを提供することができる。
【０１０３】
本発明は、前記少なくとも１つのデータセットに対応する少なくとも１つの更なる特徴要素を決定するステップと、前記更なる特徴要素からの情報を使用することにより、前記生物学的要素の前記少なくとも１つのグラフィック提示の表示をさらに増強するステップとを提供する。
【０１０４】
本発明によれば、前記少なくとも１つの生物学的要素に属する前記少なくとも１つのデータセットに対応する更なる特徴要素が、前記生物学的要素の活性の１つに属し、該特徴要素が、前記生物学的要素の活性を表示することにより、前記生物学的要素のグラフィック提示を増強するのに用いられてよい。
【０１０５】
本発明によれば、前記１つ又は２つ以上のデータベースが、生体分子、生体内に見出される有機分子及び／又は無機分子に関する情報を有するデータセットから成るデータベースを含む群から選択されてよい。
【０１０６】
本発明によれば、データベースが、遺伝子及び／又は蛋白質及び／又は化学的な化合物に関する情報を有するデータセットを含んでよい。
【０１０７】
本発明によれば、基本環境要素が、生物、１種又は２種以上の組織タイプ、器官、細胞、細胞小器官、サブ細胞区画、分子の複合体、分子、原子及び／又はサブ原子粒子を含む群から選択された提示であってよい。
【０１０８】
本発明は、前述の方法によって得られる、グラフィック表示を提示するデータ構造を提供し、さらに、コンピュータによって読み取り可能なデータを前記コンピュータに組み込むか又は保存するための、コンピュータ可読媒体であって、該媒体が下記のもの、すなわち、
−  前述の方法を実施することにより生成されるデータ構造、
−  前述の方法をコンピュータに実施させるように適合されたプログラムコード、
のうちの１つ又は２つ以上を含む、コンピュータ可読媒体を提供する。
【０１０９】
本発明はまた、１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写する装置であって、該装置が、１つ又は２つ以上のデータベースを選択するための入力を受信する受信モジュールと、１つ又は２つ以上の選択基準に基づいて前記１つ又は２つ以上のデータベースから１つ又は２つ以上の所望のデータセットを選択するための更なる入力を受信する受信モジュールと、前記１つ又は２つ以上のデータセットのそれぞれから少なくとも１つの第１の特徴要素を決定する決定モジュールと、前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応する生物学的要素のうちの少なくとも１つを表示するためのグラフィック提示を決定する決定モジュールと、前記第１の特徴要素内に含まれる情報に応じて、基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも１つを配置することにより、前記基本環境要素の表示を増強する増強モジュールと、を含む、１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写する装置を提供する。
【０１１０】
本発明は、前記基本環境の提示とは別個の１つ又は２つ以上のビューであって、生物学的要素が提示され、前記生物学的要素の選択が、前記要素の提示によって前記基本環境の提示を増強する、前記基本環境の提示とは別個の１つ又は２つ以上のビューを提供する。
【０１１１】
本発明によれば、前記別個のビュー内の前記生物学的要素の前記提示が、前記基本環境の提示に関与しないデータ、すなわち前記環境又は前記環境の増強を提示するためのシステムによって直接にはアクセスされないデータへのアクセス手段を形成する。特に、前記提示が、更なるプログラミング・オブジェクトに対するポインタ、例えば内部又は外部のデータベース内の１つ又は２つ以上のエントリに対するリンクを含むことができる。前記データは、前記基本環境の一部に該当する生物学的要素に関する情報を含んでよく、前記基本環境部分の提示は潜在的に増強することができる。１実施態様において、生物学的要素の前記提示は、これが部位、例えばタンパク質のような分子の部位を示す符号にすぎないという点で、特定の生物学的要素に対して非特異的であってよい。前記データは、前記部位に該当する生物学的要素及び／又は前記部位との生物学的要素の空間的且つ／又は機能的関係に関する情報を提供することができる。もちろん生物学的要素の前記提示は同様に、特定の生物学的要素を提示することができ、また、これに関する情報に対するアクセスを提供することができる。
【０１１２】
さらに本発明によれば、グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上の前記基本環境の前記提示の一部とインタラクトすることにより、前記基本環境の提示に関与しないデータへのアクセスを引き起こすことができる。このデータは、前記基本環境の前記部分に関連する生物学的要素に関する情報を含有する。さらに本発明によれば、このような情報に基づいて、また場合によっては、前に保存されたか或いはアクセス可能な更なる情報、このようなデータにより示される生物学的要素のグラフィック提示、及び前記基本環境の提示は、前記生物学的要素の前記提示により増強される。
【０１１３】
本発明によれば、提示は２次元又は３次元提示であってよい。
本発明によれば、前記基本環境要素はリガンド分子であってよく、前記生物学的要素は１つ又は２つ以上の線状分子、例えばマクロ分子、特にリガンドに関連する結合部位を有する１つ又は２つ以上の線状マクロ分子、特に前記結合部位に結合することが知られているか又は示唆されているリガンドを含んでよい。特徴要素は、分子の結合部位、及び、前記部位に結合するのに該当するリガンドの前記部位又は特徴に結合するリガンドに関する情報を含んでよい。従って本発明は、マクロ分子とこれに結合するリガンドとの空間的関係を見る可能性と、マクロ分子とリガンドとを、可能な結合に相応する空間的関係で配置し、この空間的関係をより詳細に分析する可能性との双方を提供する。マクロ分子（又はリガンドに関連する別の生物学的存在）に関する情報は、データベースに対する動的リンクを介して得ることができる。特に、このような動的リンクを介してマッチングリガンド／分子に関する情報を更新することが可能である。
【０１１４】
もちろん、本発明は、逆に作用することもできる。この場合、基本環境はマクロ分子、例えば蛋白質を３次元で提示し、挿入されるべき生物学的要素はリガンドに相当する。
【０１１５】
また本発明によれば、前記基本環境要素は分子、例えば線状分子、特に線状ポリマー分子、例えば蛋白質又はDNA、又は分子集合体、特にこのような線状分子の集合体であってよい。
【０１１６】
さらに本発明によれば、前記生物学的要素は前記分子の一部に相当してよい。
【０１１７】
本発明によれば、特に、基本環境要素は３次元蛋白質構造であってよく、生物学的要素は蛋白質特徴、例えば、SNP、ドメイン境界、エキソン/イントロン境界、活性部位残基及び／又は翻訳後修飾部位の注釈、又は類似のオブジェクトであってよい。
【０１１８】
本発明によれば、前記基本環境要素が線状分子の３次元提示であってよく、前記線状分子の部位の１つ又は２つ以上の１次元提示が、グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上、好ましくは前記線状分子の前記３次元提示を含むのと同じグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供されてよく、１つ又は２つ以上の生物学的要素、例えば前記分子の元素、サブ構造又はドメインが、前記１次元提示の１つ又は２つ以上に提示されてよく、また、前記１次元提示のうちの１つにおいて生物学的要素の提示とインタラクトした結果、前記線状分子の前記３次元提示が、前記選択された生物学的要素によって増強されてよい。
【０１１９】
本発明によれば、１つ又は２つ以上の生物学的要素が、前記分子の前記部位の前記１次元提示のうちの１つ又は２つ以上に、前記分子の１つ又は２つ以上の部位に割り当てられたものとして示され、生物学的要素を選択した結果、前記１次元提示に示された前記要素の割り当て部位で前記要素を提示することにより、前記分子の３次元提示が増強されてよい。
【０１２０】
本発明の方法によれば、マクロ分子の３次元提示が、前記マクロ分子の１次元提示と一緒に表示される。
【０１２１】
本発明は、前記１次元提示が文字提示であることを特徴とすることができる。
本発明によれば、前記生物学的要素のグラフィック提示が、前記環境要素のグラフィック提示とは異なってよい。
【０１２２】
本発明が提供し得る方法によれば、分子、特に生物学的マクロ分子が、要素の配列を含み、該配列に対してアラインメントされた第２の分子、例えば別の生物学的マクロ分子の配列とは異なっていて、前記第１及び第２の分子のアラインメントされた部位で要素の最適なマッチがあるようになっており、前記生物学的要素が、前記第２の分子のアラインメントされた配列とは異なる前記第１の分子の１つ又は２つ以上の要素から成っており、前記第１の特徴要素が、前記相異なる要素の１つ又は２つ以上の部位に関する情報を含み、前記生物学的要素が、前記マクロ分子の提示とは異なる様式で前記第１の特徴によって示される部位で提示される。
【０１２３】
本発明は、前記基本環境要素の一部を選択するための手段が提供され、該基本環境要素部分上に、前記グラフィック提示で前記生物学的要素の全体又は部分が配置されるようになっていることを特徴とすることができる。
【０１２４】
本発明が提供し得る方法において、線状分子、特にマクロ分子、例えば蛋白質の１次元提示が表示され、前記分子の要素の範囲が前記１次元表示において選択され、前記生物学的要素が、前記分子の一部であって、前記１次元提示における選択範囲に対応する前記分子の３次元提示の位置で描写される。
【０１２５】
本発明は、前記基本環境要素の第２の表示において所定の領域を選択することにより、前記基本環境要素の前記表示内に描写される領域を決定するステップを含んでよい。
【０１２６】
本発明は、表示且つ／又は選択された分子、特にマクロ分子の範囲、及び／又は、カーソルが目下位置決めされている要素が、前記１次元提示で表示されていることを特徴とする方法を提供することができる。
【０１２７】
別の特徴によれば、本発明は、データ処理システムによって生物学的存在、特に線状マクロ分子を視覚化する方法であって、該方法が、
−  １つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示をグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供するステップと、
−  前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの一部のポイント又は特徴を選択するために、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスとインタラクトするステップと、
−  前記前のインタラクション・ステップで選択された特徴によっては提示されなかった、選択されるべき生物学的存在の一部を決定するステップと、
前記存在の選択部分の提示上で操作を実施するステップと、
を含む、データ処理システムによって生物学的存在を視覚化する方法を提供する。
本発明によれば、少なくとも１つの生物学的存在の提示が複数の個別のグラフィック要素を含んでよく、グラフィカル・ユーザ・インタフェイスとインタラクトする前記ステップにおいて選択された前記特徴が、前記生物学的存在の提示のグラフィック要素であり、前記選択されたグラフィック要素によっては提示されなかった、選択されるべき前記生物学的存在の更なる部分が決定される。
【０１２８】
本発明によれば、前記提示のグラフィック要素を選択する前記ステップが、前記グラフィック要素によって提示される前記存在部分を選択することを暗示してよい。
【０１２９】
本発明によれば、前記提示のグラフィック要素を選択する前記ステップが、前記グラフィック要素によって提示される前記存在部分の一部だけを選択することを暗示してよい。例えばグラフィック要素がマクロ分子内の構造単位、例えば螺旋、ドメインなどを提示する場合、本発明によれば、前記グラフィック要素を選択することにより、前記構造単位の最初又は最後の残基が選択されてよく、或いは、より詳細な例を挙げるならば、リガンドに最も近接した前記構造単位の原子又は残基が選択されてよい。
【０１３０】
また、グラフィカル・ユーザ・インタフェイスとのインタラクションが行われたポイントで、又はこのポイントに近接する予め決められたタイプの要素に相当する前記存在の部分が選択されてもよい。例えばグラフィック要素はリボンであってよく、このリボンをクリックすると、マウスがクリックされたときにカーソルが存在するリボンの位置に配置された残基が選択されることになる。選択された部分は必ずしも残基又は存在の別の主要部分である必要はない。特に、以下にさらに詳細に説明するように、階層構造を有する生物学的存在に関しては、選択は、階層の選択されたレベルの単位に対して行うことができる。例えば最低レベルが残基であり、最低レベルでの選択が行われる場合には、クリックは残基を選択することになる。より高いレベルが選択される場合には、クリックは螺旋又はドメインを選択することができる。
【０１３１】
本発明によれば、さらに、前記生物学的存在が線状分子であってよく、前記方法が、
−  前記多次元グラフィック提示とインタラクトすることにより、前記分子の多次元グラフィック提示の更なるグラフィック要素を選択し、これにより、前記第１のグラフィック要素から第２の更なるグラフィック要素までの、前記グラフィック提示部分によって提示された前記分子の範囲全体を選択するステップと、
−  前記分子の選択された範囲の提示上で操作を行うステップと、
を含んでよい。
【０１３２】
本発明によれば、前記生物学的存在が線状分子であってよく、前記生物学的存在の更なる部分を決定する前記ステップが、前記生物学的存在のグラフィック提示の更なるグラフィック要素を選択するために、前記多次元グラフィック提示とインタラクトし、これにより、前記生物学的存在の選択部分に、前記グラフィック要素によって提示された前記生物学的存在の部分を付加するステップを含んでよい。
【０１３３】
本発明は、１つ又は２つ以上の生物学的存在を提示するデータを提供するステップを提供することができ、これらの存在のうちの少なくとも１つが、基本生物学的単位、特に配列の残基から成るものとして提示される。
【０１３４】
本発明によれば、前記生物学的存在に関連する前記データが、前記生物学的存在の１つ又は２つ以上の構造単位に１つ又は２つ以上の基本生物学的単位を割り当てるデータを含んでよく、前記構造単位と前記基本生物学的単位とが階層を形成しており、該階層において、前記構造単位のそれぞれが少なくとも１つの基本生物学的単位及び／又は別の構造単位を含む。存在自体が、この階層の意味において構造単位を形成してよい。普通、存在は、階層の最高レベルにおける単位である。
【０１３５】
例えば、原子、残基、二次構造要素、鎖、複合体及び分子の集合体の階層レベルのうちの１つ又は２つ以上が、マクロ分子に提供されてよい。
本発明によれば、前記存在のこのような階層構造に関して、選択されるべき生物学的存在の一部を決定する前記ステップが、
−  階層レベルを決定するステップと、
−  前に選択された前記生物学的存在の基本生物学的単位又は基本生物学的単位群を含む決定された階層レベルで、基本生物学的要素及び／又は構造単位を選択するステップと、
を含んでよい。
【０１３６】
本発明によれば、第１のステップにおいて、前記提示の１つ又は２つ以上のグラフィック要素が選択されてよく、更なるステップにおいて、前記第１のステップにおいて選択された前記提示の前記グラフィック要素のいずれかに対応する基本生物学的単位を含む、選択された階層レベルにおける全ての基本生物学的単位及び／又は構造単位が選択されてよい。
【０１３７】
本発明によれば、前記提示の１つのグラフィック要素が、前記生物学的存在の前記グラフィック提示とインタラクトすることにより選択されてよく、前記提示の選択された要素に対応する前記生物学的存在の全ての基本生物学的単位を含む、前記階層レベルの構造単位が選択されてよい。
【０１３８】
本発明によれば、前記階層レベルが、選択された基本生物学的単位の群に含まれる最大の構造単位のレベルの次に高いレベルであってよい。
【０１３９】
本発明によれば、前記階層レベルが、前に選択されたグラフィック要素によって提示される最大の構造単位のレベルよりも大きいか、又は該レベルに等しくてよい。
【０１４０】
本発明によれば、前記階層レベルが、選択されたグラフィック要素によって提示された階層レベルに対して予め決められた関係にあってよい。例えば、前記階層レベルは次に高いレベルであるか、所定数だけ離れたレベルである。前記グラフィック要素に関するレベルは、キーストローク及び／又はマウスクリックによって決定されてもよい。
【０１４１】
さらに本発明によれば、第１のステップにおいて、１つ又は２つ以上の基本生物学的単位が選択され、グラフィック要素がさらにアンカー・オブジェクトとして選択されてよく、前記階層レベルが、前記アンカー・オブジェクトによって提示された階層レベルに対して予め決められた関係にあってよい。
本発明によれば、階層レベルの前記選択が、キーストローク及び／又はマウスクリックによってもたらされてよい。
【０１４２】
本発明によれば、選択されるべき生物学的存在の更なる部分が、計算によって決定されてよく、該計算が、グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの１つ又は２つ以上の選択されたポイント又は特徴、又は、前に選択された１つ又は２つ以上の基本生物学的単位及び／又は構造単位と関連するパラメータを入力パラメータとして有する。
【０１４３】
本発明によれば、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおいて選択されたポイント又は特徴を中心とした所定の距離内の基本生物学的単位及び／又は構造単位が決定され、決定された基本生物学的単位及び／又は構造単位が選択されてよい。
【０１４４】
本発明によれば、前記計算によって決定された基本生物学的単位及び／又は構造単位を含む前記生物学的存在の部分が、前記生物学的存在の前の提示とは異なる状態で表示されてよい。
【０１４５】
本発明によれば、前記計算によって決定された前記基本生物学的単位及び／又は構造単位の提示が、前記計算に続いて表示及び／又はマーキングされてよい。
【０１４６】
本発明によれば、前記１つ又は２つ以上の生物学的存在の前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの部分において選択されたポイント又は特徴に最も近接した基本生物学的単位及び／又は構造単位が、前記計算によって決定されてよい。
【０１４７】
本発明によれば、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスとの前記インタラクションが、マウスクリック及び／又はキーストロークを含んでよい。
【０１４８】
本発明によれば、生物学的存在の前記選択部分が、前記生物学的存在の残りとは異なる状態、特に異なる色又は同じ色のより明るい影で提示されてよい。
【０１４９】
本発明によれば、前記選択部分が、異なる提示スタイルで提示されてよい。
【０１５０】
本発明によれば、前記提示が、前記生物学的存在の選択部分に対してズームされてよい。
【０１５１】
本発明によれば、前記ズームが、前記生物学的存在の選択部分がスクリーン上に全面表示されるように行われてよい。この選択部分は予め決められた部分、例えば前記スクリーンの80%を満たしてよい。
【０１５２】
本発明によれば、前記操作が、前記生物学的存在の選択部分又は該生物学的存在の提示の選択部分に割り当てられたリンクを実行し、前記リンクによって提供された情報を表示することを含んでよい。
【０１５３】
本発明によれば、前記生物学的存在のうちの少なくとも１つが分子を含んでよく、該分子の結合表面が、選択されたポイント又は特徴に関連して計算されてよい。
【０１５４】
本発明によれば、前記選択された特徴が、更なる分子又は分子部分、特に蛋白質に結合されたリガンド又は蛋白質複合体の提示であってよい。
【０１５５】
別の特徴によれば、本発明は、生物学的存在、特に線状ポリマー分子又はポリマー分子集合体を、コンピュータにより視覚化する方法であって、該方法が、
−  基本生物学的単位から成るものとして少なくとも１つの生物学的存在を提示するデータを提供するステップであって、前記生物学的存在に関連する前記データが、前記生物学的存在の１つ又は２つ以上の構造単位に１つ又は２つ以上の生物学的単位を割り当てるデータを含んでおり、前記構造単位と前記生物学的単位とが階層を形成しており、該階層において、前記構造単位のそれぞれが、少なくとも１つの基本生物学的単位及び／又は別の構造単位を含む、前記ステップと、
【０１５６】
−  １つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示をグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供するステップと、
−  階層レベルを選択するステップと、
−  選択された階層に基づいて、グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上で操作するステップと、
を含む、生物学的存在を視覚化する方法を提供する。
【０１５７】
本発明によれば、前記生物学的存在が線状分子であってよく、選択された階層レベルの１つ又は２つ以上の構造単位ずつ前記分子に沿って、カーソル動作が提供されてよい。
【０１５８】
本発明によれば、所定の提示スタイルがそれぞれの階層レベルに割り当てられていてよく、前記階層に対して決定されたスタイルに従って、生物学的存在が描写されてよい。
【０１５９】
本発明によれば、前記生物学的存在の提示が、グラフィック要素から成るものとして示されてよく、該グラフィック要素の少なくとも一部が、選択された階層レベルの構造単位に対応する。
【０１６０】
本発明によれば、前記生物学的存在の提示部分が選択されてよく、該選択部分上の操作が、選択された階層に基づいて実施されてよい。
【０１６１】
本発明によれば、前記生物学的存在の一部を選択することにより、前記異なる部分のうちの１つ又は２つ以上、好ましくはその全てが決定されてよく、それぞれの選択部分のグラフィック提示上で操作するために個々の階層レベルが選択されてよい。
【０１６２】
本発明によれば、前記階層レベルが、キーストローク及び／又はマウスクリックによって選択されてよい。
【０１６３】
本発明によれば、キーストローク及び／又はマウスクリックによって、次に高い又は次に低い階層レベルが選択されてよい。
【０１６４】
本発明によれば、前記グラフィック提示のグラフィック要素の近く又は該グラフィック要素上でのカーソル操作に応答して、選択された階層レベルの構造単位に対してオートズームが行われてよく、該構造単位の一部又は全体が、前記グラフィック要素によって提示される。
【０１６５】
別の特徴によれば、線状ポリマー分子又は線状ポリマー分子集合体、特に生体マクロ分子を、コンピュータによって視覚化する方法であって、該方法が：
−  基本単位から成るものとして１つ又は２つ以上の分子を提示するデータを提供するステップと、
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に前記分子の多次元グラフィック提示を提供するステップと、
【０１６６】
−  前記線状分子の一次元提示を同じグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供するステップであって、前記１次元提示が、次の基本単位の部位を提示する次のグラフィック部位を含み、それぞれの基本単位が、それぞれの基本単位を示す符号によって提示される、前記ステップと、
−  グラフィック部位の配列を含む少なくとも１つの更なる１次元提示を提供するステップであって、前記グラフィック部位が、同じグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上で、前記線状分子の１次元提示と少なくとも部分的にアラインメントされる、前記ステップと、
−  前記更なる１次元提示のうちの１つとインタラクトして、前記線状分子の基本要素の部位に対応する１つ又は２つ以上の部位を選択するステップと、
−  前記更なる１次元提示内の選択部位に対応する前記分子の多次元提示において基本単位を選択するステップと、
を含む、線状ポリマー分子又は線状ポリマー分子集合体を視覚化する方法を提供する。
【０１６７】
本発明は、前記分子の選択部位の多次元提示上で操作を実施するステップを含むことを特徴とする方法を提供することができる。
【０１６８】
本発明によれば、更なる１次元提示が、前記第１の分子とは異なる更なる線状分子に対応してよく、該更なる線状分子が、予め決められた基準に従って、部位の前記配列の少なくとも一部にわたって前記第１の線状分子のうちの１つとマッチングし、前記更なる線状分子の前記１次元提示が、前記１次元提示内のマッチング部位がアラインメントされるように配列されている。
【０１６９】
本発明によれば、更なる１次元提示が、前記第１又は第２の１次元提示とアラインメントされた部位を含んでよく、該部位が、前記第１又は第２の分子の基本単位に関連する情報を示す符号を含む。
【０１７０】
本発明によれば、前記符号のうちの１つを選択することにより、前記選択された符号の部位に対応する前記分子の多次元提示部分を異なる状態で提示することができる。
【０１７１】
本発明によれば、前記情報が、前記多次元提示で表示されてよい。
【０１７２】
本発明は、線状ポリマー分子集合体を視覚化する方法であって、該方法が：
−  前記集合体の分子を提示するデータを提供するステップと、
−  前記分子の多次元グラフィック提示を、これらのデータに基づいてグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供するステップと、
−  同じグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に前記線状ポリマー分子の１次元提示を提供するステップであって、前記集合体の分子の全ての配列がオンラインで提示される、前記ステップと
を含む、線状ポリマー分子集合体を視覚化する方法を提供することができる。
【０１７３】
本発明によれば、前記多次元提示又は前記１次元提示における前記分子のうちの１つを選択することにより、前記１次元提示及び／又は前記多次元提示で前記分子の配列に対してズームを行うことができる。このズームは特に連続的なオートズームであってよい。
【０１７４】
本発明はまた、生物学的存在、特に線状マクロ分子又は線状マクロ分子の集合体を、コンピュータによって視覚化する方法であって、該方法が：
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に１つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示を提供するステップと、
−  前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの部分の１つ又は２つ以上のポイント又は特徴を選択するステップと、
【０１７５】
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの選択された１つ又は２つ以上のポイント又は特徴、又は、前に選択された生物学的存在の１つ又は２つ以上の部分に関連するパラメータを、入力パラメータとして有し、また、生物学的存在の多次元グラフィック提示に関連するデータを出力として有する計算を実施するステップと、
−  前記計算の結果に従って前記多次元グラフィック提示を変更するステップと、
を含む、生物学的存在を視覚化する方法を提供する。
【０１７６】
本発明によれば、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおいて選択されたポイント又は特徴を中心とした所定の距離内の生物学的存在の部分が、前記計算によって決定されてよい。
【０１７７】
本発明によれば、前記生物学的存在の一部が、前記計算の結果として選択され、前記生物学的存在の選択部分が、前記生物学的存在の前の提示とは異なる状態、特に異なる提示スタイルで表示されてよい。
【０１７８】
本発明によれば、前記生物学的存在の一部が前記計算によって決定され、前記部分が、前記生物学的存在の提示の他の部分とは異なる状態で表示されてよい。
【０１７９】
本発明によれば、前記生物学的存在の一部の提示が、前記計算によって決定され、前記部分が、前記計算に続いて表示及び／又はマーキングされてよい。
【０１８０】
本発明は、１つ又は２つ以上の生物学的存在を提示するデータを提供するステップを含んでよく、前記存在のうちの少なくとも１つが、基本生物学的単位、特に配列の残基から成るものとして提示される。
【０１８１】
本発明によれば、前記生物学的存在に関連する前記データが、前記生物学的存在の１つ又は２つ以上の構造単位に１つ又は２つ以上の生物学的単位を割り当てるデータを含んでよく、前記構造単位と前記生物学的単位とが階層を形成しており、該階層において、前記構造単位のそれぞれが、少なくとも１つの基本生物学的単位及び／又は別の構造単位を含む。
【０１８２】
本発明によれば、１つ又は２つ以上の基本生物学的単位及び／又は構造単位が、前記計算の結果として決定されてよい。
【０１８３】
本発明によれば、前記１つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの部分において選択されたポイント又は特徴に最も近接した基本生物学的単位及び／又は構造単位が決定されてよい。
【０１８４】
本発明によれば、選択されたポイント及び／又は特徴に及ぶ領域が、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおける前記多次元提示に提供された領域の所与の百分率を占めるように、ズーム倍率が決定されてよく、相応のズームが行われる。
【０１８５】
本発明によれば、選択されたポイント又は特徴に対して前に予め決められた関係に従って、１つ又は２つ以上の構造単位又は基本生物学的単位が決定され、前記基本生物学的単位及び／又は構造単位が占める領域が、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおける前記多次元提示に提供された領域の所与の百分率を占めるようにズーム倍率が決定されてよく、前記基本生物学的単位及び／又は構造単位に対して相応のズームが実施される。
【０１８６】
本発明によれば、生物学的存在の多次元グラフィック提示の１つ又は２つ以上のグラフィック要素が選択され、前記提示の１つ又は２つ以上の選択されたグラフィック要素によって提示された基本生物学的単位を含む所与の階層レベルの１つ又は２つ以上の構造単位が決定され、前記構造単位が占める領域が、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおいて前記多次元提示に提供された領域の所与の百分率を占めるように、ズーム倍率が決定されてよい。
【０１８７】
本発明によれば、少なくとも１つの選択されたグラフィック要素が、特定の階層レベルの構造単位に対応し、前記構造単位に対してズームが行われてよい。
【０１８８】
本発明によれば、階層レベルが選択され、選択された階層レベルの１つ又は２つ以上の構造単位に対してズームが実施されてよく、該構造単位が、選択されたグラフィック要素、又は、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイス内の１つ又は２つ以上の選択されたポイントの近くのグラフィック要素を含む。
【０１８９】
本発明によれば、前記選択ステップが、１回又は２回以上のマウスクリック及び／又はキーストロークによってもたらされ、前記計算ステップ及び前記提示変更ステップが、これらのマウスクリック及び／又はキーストロークに応答して実施されてよい。
【０１９０】
本発明によれば、前記選択ステップ、計算ステップ及び提示変更ステップが、一回のシングル・マウスクリックに応答して実施されてよい。
【０１９１】
本発明によれば、前記ズームが一回のシングル・マウスクリックに応答して、場合によっては同時にキーストローク、例えばALT、CTRLなどを伴って、又はこれを伴わずに実施されてよい。
【０１９２】
本発明は、生物学的存在、特に線状マイクロ分子又は線状マクロ分子集合体を視覚化する装置であって、該装置が：
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に、１つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示を提供する手段と、
−  前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイス部分のポイント又は特徴を選択するために、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスとインタラクトするためのインタラクション手段と、
【０１９３】
−  前記前のインタラクションステップにおいて選択された特徴によっては提示されなかった選択されるべき生物学的存在の一部を決定し、且つ前記存在の前記部分を選択するための手段と、
−  前記存在の選択部分の提示上で操作を実施するための手段と
を含む、生物学的存在を視覚化する装置を提供することができる。
【０１９４】
本発明は、前記装置が、前述の方法のステップを実施するための手段を含むことを特徴とする装置を提供することができる。
【０１９５】
本発明によれば、前記前のインタラクションステップにおいて選択された特徴によっては提示されなかった選択されるべき生物学的存在の一部を決定するステップ及び／又は前記生物学的存在の前記部分を選択するステップ及び／又は前記存在の選択部分の提示上で操作を実施するステップを、ユーザが前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスとインタラクトして、これにより前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの部分のポイント又は特徴を選択するのに応答して自動的に実施するように、前記装置が適合されていてよい。
【０１９６】
本発明によれば、ユーザによって前記提示のグラフィック要素が選択されると、前記装置が、前記グラフィック要素によって提示された前記存在部分を選択するようになっていてよい。
【０１９７】
本発明によれば、ユーザによって前記提示のグラフィック要素が選択されると、前記装置が、前記グラフィック要素によって提示された前記存在部分の一部だけを選択するようになっていてよい。
【０１９８】
本発明によれば、提示された生物学的存在が線状分子であり、前記多次元グラフィック提示とインタラクトして、前記分子の多次元グラフィック提示の更なるグラフィック要素を選択すると、前記装置が、前記第１のグラフィック要素から前記第２の更なるグラフィック要素までの、前記グラフィック提示部分によって提示された前記分子の範囲全体を選択するようになっていてよく、前記装置が、前記分子の選択範囲の提示上だけで操作を実施するように適合されている。
【０１９９】
本発明はさらに、階層レベルを決定するための手段を含んでよく、前記装置が、決定された階層レベルの構造単位を自動的に選択するようになっており、該構造単位が、前記前に選択された生物学的存在の基本生物学的単位又は基本生物学的単位群を含む。
【０２００】
本発明によれば、前記提示の複数のグラフィック要素を選択すると、前記装置が更なるステップにおいて、前記第１のステップにおいて選択された前記提示の前記グラフィック要素のうちのいずれかに対応する基本生物学的単位を含む全ての構造単位を選択するようになっていてよい。
【０２０１】
本発明によれば、前記生物学的存在の前記グラフィック提示とインタラクトすることにより前記提示の１つのグラフィック要素を選択すると、前記装置は、前記階層レベルの構造単位を選択するようになっていてよく、該構造単位が、前記提示の選択された要素に対応する前記生物学的存在の全ての基本生物学的単位を含む。
【０２０２】
本発明によれば、前記装置が、選択された基本生物学的単位の群に含まれた最大の構造単位のレベルの次に高いレベルを選択するようになっていてよい。
【０２０３】
本発明によれば、前記装置が、前に選択された基本生物学的単位の群に含まれた最大の構造単位のレベルの次に高いレベルを自動的に選択するようになっていてよい。
【０２０４】
本発明によれば、前記装置が、選択されるべき生物学的存在の更なる部分を計算によって決定してよく、該計算が、グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの１つ又は２つ以上の前に選択されたポイント又は特徴、又は、前に選択された１つ又は２つ以上の基本生物学的単位及び／又は構造単位と関連するパラメータを入力パラメータとして有する。
【０２０５】
本発明によれば、前記装置が、前記計算によって決定された基本生物学的単位及び／又は構造単位を含む前記生物学的存在の部分を表示してよく、該表示が、前記生物学的存在の前の提示及び／又は前記生物学的存在の提示の他の部分とは異なる状態で行われる。
【０２０６】
本発明によれば、前記装置が、前記計算に続く前記計算によって決定された前記基本生物学的単位及び／又は構造単位の提示を表示及び／又はマーキングしてよい。
【０２０７】
本発明によれば、前記装置が、生物学的存在の残りとは異なる状態で、生物学的存在の選択部分を表示してよい。
【０２０８】
本発明によれば、前記生物学的存在のうちの少なくとも１つが分子を含んでよく、前記装置が、選択されたポイント又は特徴に関連した前記分子の結合表面を計算してよい。
【０２０９】
本発明はまた、生物学的存在、特にマクロポリマー分子又は線状ポリマー分子集合体を視覚化する装置であって、
−  該装置が、基本生物学的単位から成るものとして少なくとも１つの生物学的存在を提示するデータを保存する手段を含み、前記生物学的存在に関連する前記データが、前記生物学的存在の１つ又は２つ以上の構造単位に１つ又は２つ以上の生物学的単位を割り当てるデータを含んでおり、前記構造単位と前記生物学的単位とが階層を形成しており、該階層において、前記構造単位のそれぞれが、少なくとも１つの基本生物学的単位及び／又は別の構造単位を含み、
−  該装置が、１つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示をグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供する手段を含み、
−  該装置が、階層レベルを選択する手段を含み、
前記装置が、前に選択された階層レベルに基づいて、グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上で操作を実施するようになっている、
、生物学的存在を視覚化する装置を提供する。
【０２１０】
本発明によれば、前記装置が、前述の方法を実施するように適合されていてよい。
【０２１１】
本発明によれば、前記生物学的存在の提示の一部を選択するのに続いて、前記装置が、選択された階層に基づいて、前記選択部分上で操作を実施してよい。
本発明はまた、線状分子又は線状分子集合体を視覚化する装置であって、
−  該装置が、基本単位から成るものとして１つ又は２つ以上の分子を提示するデータを受信する手段を含み、
−  該装置が、グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に前記分子の多次元グラフィック提示を提供する手段を含み、
−  該装置が、前記線状分子の一次元提示を同じグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に提供する手段を含み、前記１次元提示が、次の基本単位の部位を提示する次のグラフィック部位を含み、それぞれの基本単位が、それぞれの基本単位を示す符号によって提示されるようになっており、
−  該装置が、グラフィック部位の配列を含む少なくとも１つの更なる１次元提示を提供する手段を含み、前記グラフィック部位が、同じグラフィカル・ユーザ・インタフェイス上で、前記線状分子の１次元提示と少なくとも部分的にアラインメントされるようになっており、
−  該装置が、前記更なる１次元提示のうちの１つとインタラクトして、前記線状分子の基本要素の部位に対応する１つ又は２つ以上の部位を選択する手段を含み、
前記装置が、前記更なる１次元提示内の選択部位に対応する前記分子の多次元提示において基本単位を選択するようになっている、
線状分子又は線状分子集合体を視覚化する装置を提供する。
【０２１２】
この装置は、前述の方法を実施するための手段を含むことができる。
【０２１３】
本発明によれば、前記１次元提示のうちの１つにおいて１つ又は２つ以上の符号が選択されると、前記装置が、前記選択された符号の部位に対応する前記分子の多次元提示の部分を異なる状態で提示するようになっていてよい。
【０２１４】
本発明はまた、生物学的存在、特に線状マクロ分子又は線状マクロ分子集合体を視覚化する装置であって、該装置が：
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に１つ又は２つ以上の生物学的存在の多次元グラフィック提示を提供する手段と、
−  前記提示を含む前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの部分の１つ又は２つ以上のポイント又は特徴を選択する手段と、
−  グラフィカル・ユーザ・インタフェイスの選択された１つ又は２つ以上のポイント又は特徴、又は、前に選択された前記生物学的存在の１つ又は２つ以上の部分に関連するパラメータを、入力パラメータとして有し、また、生物学的存在の多次元グラフィック提示に関連するデータを結果として有する計算を実施する手段と、
【０２１５】
−  前記計算の結果に従って前記多次元グラフィック提示を変更する手段と、
を含む、生物学的存在を視覚化する装置を提供する。
この装置はまた、前述の方法を実施する手段を含んでよい。
本発明によれば、前記装置が、前記生物学的存在の一部を前記計算の結果として選択し、前記生物学的存在の選択部分を、前記生物学的存在の前の提示及び／又は前記生物学的存在の他の提示部分とは異なる状態で表示してよい。
【０２１６】
本発明によれば、前記装置が、前記生物学的存在の一部の提示を前記計算によって決定し、且つ／又は、前記計算に続いて前記部分を表示及び／又はマーキングしてよい。
【０２１７】
本発明によれば、選択されたポイント及び／又は特徴に及ぶ領域が、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおける前記多次元提示に提供された領域の所与の百分率を占めるように、前記装置がズーム倍率を決定してよく、前記装置が相応のズームを実施する。
【０２１８】
本発明によれば、前記装置が、選択されたポイント及び／又は特徴に対して前に予め決められた関係に従って、１つ又は２つ以上の構造単位又は基本生物学的単位を決定し、また、前記基本生物学的単位及び／又は構造単位が占める領域が、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイスにおける前記多次元提示に提供された領域の所与の百分率を占めるようにズーム倍率を決定してよく、前記装置が前記基本生物学的単位及び／又は構造単位に対して相応のズームを実施する。
【０２１９】
本発明によれば、前記装置が、前に選択された階層レベルの１つ又は２つ以上の構造単位に対してズームを実施してよく、該構造単位が、選択されたグラフィック要素、又は、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェイス内の１つ又は２つ以上の選択されたポイントの近くのグラフィック要素を含む。
【０２２０】
本発明はまた、コンピュータによって読み取り可能なデータを前記コンピュータに組み込むか又は保存するための、コンピュータ可読媒体であって、該媒体が下記のもの、すなわち：
−  前記方法のいずれかに従ってプロセスを実施することにより生成されるデータ構造、及び；
−  前記方法のいずれかに従って、場合によっては前記プログラムコードによって要求又は可能化されるような適切なユーザの入力によって方法をコンピュータに実施させるように適合されたプログラムコード、
のうちの１つ又は２つ以上を、前記コンピュータ上に組み込んでいる、コンピュータ可読媒体を提供する。
【０２２１】
別の特徴によれば、本発明は、要素の配列によって決定された１次元の生体分子の構造に関する情報を、データ処理システムによって検索する方法であって、該方法が：
−  第１の分子の配列を検索するステップと、
−  予め決められた基準に従って前記第１の分子とマッチングする１つ又は２つ以上の線状分子又は線状分子複合体の三次元構造に関する情報を検索するステップと、
−  分子配列をキーとして有するデータ記録を含むデータ構造を提供するステップであって、前記記録がさらに、マッチング分子の構造に関連するデータを含み、これにより記録に関するデータが前記配列によってアクセス可能である、前記ステップと
を含む、要素の配列によって決定された１次元の生体分子の構造に関する情報を検索する方法を提供する。
【０２２２】
本発明によれば、その構造が検索される分子のうちの１つが第１の分子自体であってよい。このことは、その分子の構造が既知の場合に相当する。この場合、記録は、配列に対する付加的な情報として、所望の分子の構造だけを含んでいてよい。しかしもちろん、所望の場合又は事例により必要な場合には、類似の分子に関する構造情報を提供することも可能である。
【０２２３】
３次元構造は、１つの単一分子の構造だけでなく、分子の複合体の構造であってもよい。
分子をマッチングさせるステップは、２つの分子又は２つの分子の部分の配列のマッチを含む。生体分子のマッチング、アラインメント及び類似度の確率の基準は当業者によく知られている。
【０２２４】
本発明によれば、各記録において、分子構造に関するデータが、記録のキーを形成する配列に対する、前記構造に関連する分子の配列の類似度に従ってソートされてよい。
【０２２５】
本発明によれば、記録において、構造に関連する前記データが、別のデータ構造、特に別個のデータベースを示してよい。
【０２２６】
本発明によれば、記録が、構造に関連した分子の配列と、記録のキーを形成する配列とのアラインメントに関連するデータ、例えばマッチの範囲、位置及び／又は度合いを含んでよい。
【０２２７】
本発明によれば、アラインメントデータが、別個のデータ構造、特にデータベースに保存されていてよい。
【０２２８】
本発明によれば、前記データ構造が、少なくとも１つの蛋白質配列データベース（例えばSwissProt)、少なくとも１つの構造データベース（例えばPDB）及び／又は少なくとも１つの配列注釈データベース（例えばInterPro)にリンクされてよい。
【０２２９】
好ましい実施例の詳細な説明
以下に本発明の種々の実施例を添付の図面と共に、より詳細に説明する。
【０２３０】
本発明の好ましい実施例の場合、下記の問題を初めて解決することもできる。
蛋白質のサブ細胞位置は、最も基礎的な機能特性の１つである。細胞蛋白質がどこで発生するかを正確に定義するデータが増加している。しかし、単独の蛋白質、多くの蛋白質の選択、又は１つ又は２つ以上のゲノム全体に関して、このようなデータを視覚化できる利用可能な方法はない。本発明は、選択された蛋白質群のサブ細胞分布をユーザが速やかに見るのを可能にする。
【０２３１】
いくつかの異なるデータベースからの情報を一緒に組み合わせ、その結果を単一のビューで示すことにより、本発明はこれらのデータをよりシンプルでより直感的な形に編成して描写する。
【０２３２】
特定の生化学的なデータセットにおける複合データセットを理解する上での主要な最初のハードルは、関与するプロセスのオーバビューを作成することである。このことは主に、多数の異なるデータのタイプ又は例えば蛋白質及び反応が関与する理由から困難である。本発明は高度にインタラクティブであり、従って、ユーザが探索するのを助成する直感的ツールであり、また、それぞれのデータセットがより広範囲なピクチャのどこにに組み込まれるかに関して理解し易いコンテキストを即座に提供する。
【０２３３】
本発明はまた、特定の主題に該当する定期的なデータベースの問い合わせを見るのに使用することができる。しかし、結果のこの独自の視覚的配置は、異なる種類の「フィルタリング」を提供する。このフィルタリングは、有意な新しい洞察をもたらすことがある。例えば研究者が、遺伝子又は蛋白質の好みのデータセットに関して、試験による新発見をチェックするために本発明を用いることができる。本発明のこのような利用は、定期的に本発明を開始し、そのデータセット又は蛋白質に対してまっすぐにズームすることにより行われる。有意な新しい結果（例えば隣接蛋白質内の新しいSNP部位）が入手可能になると、ユーザはその差異を即座に見ることになる。対照的に、データベース・アプローチでは、ユーザは一般に、問い合わせを通して具体的に要求するデータしか見出すことはない。
【０２３４】
具体的には生物学及び化学、例えば蛋白質の配列及び構造の分野におけるデータの急増に伴って、データセットに属する特定の情報のトラックを例えば当該蛋白質として保持することがますます難しくなる。
【０２３５】
現在のところ、蛋白質の名称又は寄託番号を記憶しておくことが必要である。これとは対照的に本発明のユーザは好ましい実施例において、例えばユーザが関心を持つ蛋白質を、2Dビュー内のこれらの蛋白質の位置に基づいて見出すことができる。
【０２３６】
細胞のビュー（膜、蛋白質の大型複合体及び脂質）の詳細は、メモリー「アンカー」又はコンテキストを提供する。蛋白質がその内部で発生する細胞のコンテキストを一旦見ると、ビュー内のどこに蛋白質が位置するかを記憶しておくのは極めて簡単である。従って後になって、シンプル且つ迅速に細胞の部分に戻って、その蛋白質を再び見出すことができる。このことは、特定の蛋白質のデータに関する情報及び／又はこのデータ内の情報を見出す完全に新規の方法であり、従来技術で知られた伝統的なデータベース・アプローチを上回る大きな利点を有している。
【０２３７】
ほとんどの人は、データベース寄託番号に用いられる数や文字の列を記憶しておくよりも、空間的な位置を記憶しておくのが極めて得意である。データベース・エントリの例を図５に示す。
【０２３８】
本発明のニーモニック特徴は、それぞれの蛋白質に関して形成されたコンテキスト、すなわち細胞内の位置、他の細胞構造及び他の蛋白質に対する近接度から生じ、さらに、蛋白質構造の形状及び構造上にマッピングされた注釈の外観からも生じる。これらの全てはニーモニックな「アンカー」を提供し、これらのアンカーは、ユーザが所与の蛋白質の位置だけでなく、抽象的な注釈の位置を呼び戻すのを助ける。
【０２３９】
例えば著しく高度に保存された配列を有する蛋白質は、完全に一色、例えばブルーで着色されてよい。このようにすれば、ユーザは、例えば蛋白質の大型複合体に近接し、ミトコンドリアの外膜に近接した特定の位置で、真っ青の蛋白質を見たことを記憶しておくことができる。従って、ユーザはその蛋白質を再び見出すことができ、しかもその名称を記憶しておく必要はない。
【０２４０】
膜蛋白質は、医学的に最も重要なだけに、その3D構造の視覚化は特殊な例である。しかし残念ながら膜蛋白質の3D構造は極めて僅かしか知られていない。自動的に膜のトポロジーをモデリングし、これを膜内に挿入し、モデル上に重要な機能特性をマッピングする方法は現在のところはない。このようなビューはそれだけで、蛋白質機能への有用な洞察をもたらすことができる。本発明は、生物学的環境の以前の提示の代わりであろうと、別個のウィンドウにおいてであろうと、蛋白質自体のビューを提供することができる。
【０２４１】
本発明が生物学的問題に適用される好ましい実施例の場合、本発明は、いくつかの異なるデータベース、特に蛋白質が細胞のどこで発生するかに関するデータ、どの蛋白質が複合体を形成するかに関するデータ、及び蛋白質の3D構造に関するデータからの情報を組合わせる単独のビューを定義する。このビューは、細胞の2D（又は3D）モデルから成っていてよい。当該蛋白質は次いで、これらの蛋白質が発生することが知られているサブ細胞区画内に挿入される。
【０２４２】
それぞれの区画内では、一緒に結合することが知られている蛋白質が一緒に配置される。ユーザは最初に、コンピュータ・モニター上の単独画素として提示された小型蛋白質を有する細胞全体の画像を見ることができる。極めて大型のマクロ細胞複合体、例えば染色体やリボソームは、原子の詳細を隠す単純化された3D提示として、又は2D画像として提示される。
【０２４３】
ユーザは次いで領域を選択し、この領域内をズームすることができる。ユーザは細胞規模（マイクロメータ）から、より小さく分子規模（ナノメータ）へ連続的にズームすることができる。ユーザが蛋白質上をズームインするのに伴って、蛋白質はマイクロメータ規模の単独ポイント（小型蛋白質の場合）から、分子規模の詳細な3D構造に連続的に変化する。いくつかの蛋白質が相互作用することが知られている場合、また、相互作用界面が知られているか又は予測され得る場合、これらの蛋白質構造は、正確な相互作用を示すように位置決めされ、アラインメントされる。それぞれの蛋白質の物理的構造を提示するのに加えて、この構造は、着色によって、また提示の選択によって注釈付けされ、これにより、蛋白質機能の他の重要な側面、例えば蛋白質群割り当て、短配列シグネチャ・パターン、SNP（単一ヌクレオチド多型）部位、配列保存、結合されたリガンド及び活性部位を表示する。さらにズーミングを続けると、蛋白質は、対応する注釈と一緒にその3D構造によって提示することができる。
【０２４４】
本発明の好ましい実施例の場合、この方法は、ユーザが当該領域（個々の蛋白質構造又は蛋白質の大型の凝集体又はクラスター）を詳細に見ることを可能にする一方、細胞全体のコンテキストのどこにそれぞれの領域が組み込まれているかについてのオーバビューを維持する。
【０２４５】
このビューは、細胞内の単独細胞毎の実際の物理的配置を必ずしも描写しようとするものではない。同様に、地理的アトラスが、ツリー又はロック毎にこれをモデリングしようとするものでもない。むしろ、その目的は、全てのインタラクション可能性の対象となる蛋白質の代表的サブセットを視覚化することである。
【０２４６】
本発明は、データのゲノム全体をオーバビューして、蛋白質がどのように細胞内に分布されているかについての概念を一目で得るような、新規の方法を提供する。
【０２４７】
本発明はまた、ゲノムの選択されたサブセットを見る新規の方法を提供する。例えば、本発明は、連携データベース・エントリーが付加された全てのヒト蛋白質、又は先月の更新版を見るのに用いることもできる。或いは、本発明は、特定の疾患に関連する蛋白質だけを示すのに用いることもできる。
【０２４８】
本発明は、蛋白質の多数の原子解像3D構造の新規のビューを提供する。
【０２４９】
本発明は、細胞の相互作用コンテキストに加えて、別の種類の情報、つまり相互作用表面の詳細を視覚化するのを可能にする。
【０２５０】
本発明はまた、単独の蛋白質のためのシンプルな分子グラフィックツールとして用いることもできる。このように利用する場合、本発明は、標準的な分子グラフィックツールと比較していくつかの利点を有している。第１に、オーバビュー・フレーム（図１０の右上）によって、また、細胞ビューに対して迅速にズームアウトする能力によって、サブ細胞位置が明らかにされる。第２の主要な利点は、当該特定の蛋白質の近くにあるか、又はこの蛋白質と相互作用するのはどの蛋白質かということを迅速に実感させることである。最後に、隣接する蛋白質が存在する場合に、本発明は、相互作用表面又は静電ポテンシャルを視覚化することにより、蛋白質間の相互作用の洞察に富んだ提示を表示することもできる。
【０２５１】
本発明は拡張することにより、組織、器官、生物又は種々異なる細胞タイプ、例えばニューロン、植物細胞、細菌細胞及びウィルスを表示することができる。
【０２５２】
特定の蛋白質内にデータを配置する方法は、拡張するか又は類似の方法に置き換えることができる。その他のタイプの蛋白質間相互作用データ、例えば代謝経路データ又はシグナル経路データを使用することができる。
【０２５３】
主要なビューは3Dであってよい。このビューは、標準的なPCモニター及びステレオ・グラスを使用して、又は浸漬(immersion)グラフィックシステムを使用して、視覚化することができる。
【０２５４】
本発明は拡張して、動的特性を含むことができる。この動的特性は、さらに反応データの視覚化を容易にすることになり、例えば蛋白質を移動させ、又は異なる位置に「拡散」させる。また、本発明はさらに別のタイプのデータベース（反応又は代謝経路）を組み込んで、単独のビューを形成することになる。
【０２５５】
発現プロファイル分析(DNAチップ又は蛋白質チップの試験）から得られたデータを、静的又は動的な方法を用いて含むこともできる。
【０２５６】
蛋白質の発現及び転座のようなプロセス又はシグナル伝達を、本発明において視覚化することもできる。
【０２５７】
組織及び成分のビューアをこのビューアに接続する、すなわち、互いに関連する細胞、それぞれの組織タイプ及び生体内の組織の分布を見ることは明らかな拡張である。生体内の組織の視覚化は従来技術であるが、しかしこの場合の本発明の特徴もやはり、このビューと、サブ細胞位置のビュー及び分子グラフィックビューとを組合わせることである。このような組合わせにより、適用分野は医学及び健康の分野まで拡張される。
【０２５８】
このビューは拡張することにより、蛋白質又はその他の分子の部分のサブ原子をより詳細に見ることもできる。
【０２５９】
この方法は拡張して、その他のマクロ分子、例えば脂質凝集体やRNA、小型分子、例えばATPを見ることができ、これらを組み込むこともできる。
【０２６０】
本発明を拡張して、細胞周期の種々異なる段階、及び細胞周期のシミュレーションを表示することができる。
【０２６１】
本発明の実施例は、図４に概略的に示したようなコンピュータシステムを使用して実行することができる。コンピュータシステム６００は、ディスプレイ６１０に接続されたコンピュータ６０５と、マウス６２０と、ストレージ媒体６３０、例えばフロッピーディスク・ドライブ、CD-ROMドライブなどと、ハードウェア構成部分６４０とを含んでよい。ハードウェア構成部分は少なくとも１つのCPUとメモリーとを含んでおり、これにより、前記メモリー内に保存されたCUPプログラム命令によりコンピュータを実行可能にする。このプログラム自体は、コンピュータ可読媒体上に保存されていてよい。或いは、プログラムはリモート・コンピュータ（ホスト）上で実行可能であり、インターネットのような通信リンクを介してクライアント・コンピュータによりアクセスされる。ハイブリッド実動化、例えばネットワークを介して部分的又は全体的にダウンロードされ、クライアント側で実行されるJava実動化も可能である。
【実施例】
【０２６２】
【０２６３】
例１：
検索エンジン、例えばSRS（配列検索システム）を用いて、ユーザにより蛋白質の最初の選択が行われる。例示を目的としてここで用いる例はすべて、公的に入手可能なヒト配列である。
【０２６４】
次いで蛋白質を、それぞれのサブ細胞位置に挿入する。多くの蛋白質の場合、SRSを介してデータベースについて問い合わせを行うことにより、SWISS-PROTデータベース(www.expasy.ch/sprot)内の対応エントリに、サブ細胞位置が見出される。注釈付きの位置を有さない蛋白質の場合、その位置は、既知の位置を有する蛋白質に対する相同性により予測するか、又は、他の予測法、例えば膜貫通型螺旋(例えばPHD、Rost 1996)、シグナル・ペプチド(例えばSignalP, Neilsen,Engelbrecht他,1997)、特徴的なアミノ酸組成（例えばPreLoc, Andrade, O'Donoghue他, 1998)の存在に基づく予測法によって予測することができる。
【０２６５】
それぞれの膜に沿って、膜蛋白質を最初はランダムに配置する。次いで、互いに結合することが知られている同じ膜内のタンパク質が一緒に移動されるように、膜蛋白質の位置を最適化する。また、最終的な最適化位置に、相互作用しないことが知られている蛋白質が一緒に発生しないことを保証するように、反発項を付加する。最適化中、蛋白質は、膜上に常に位置するように拘束される。
【０２６６】
次に、蛋白質を空間内（核質、細胞質、ミトコンドリア基質、細胞外空間など）に最初はランダムに挿入し、この場合、これらの蛋白質が正しい空間にあることを保証するようにチェックしながら挿入する。次いで、膜非結合蛋白質の位置を最適化して、相互作用することが知られている蛋白質が一緒に移動されるように、且つ強制的に離反されることがないようにする。最適化中、蛋白質が正しい区画内に残るように保証するために、拘束を加える。
【０２６７】
どの蛋白質が複合体を形成するかに関する情報が、SWISS-PROT又はその他のデータベース、例えばBINDから抽出される。これらのデータベースは蛋白質間複合形成体に具体的に注釈を与える。複合体を形成することが知られている蛋白質に対する相同性により、又は、その他の予測法、例えば蛋白質間ドッキングにより、蛋白質間結合に関する更なる情報を予測することができる。
【０２６８】
次いで、例えばPDBデータベースから、蛋白質3D構造に関する情報を抽出する。試験により決定された3D構造を有さない蛋白質の場合には、3D構造はしばしば、相同性モデリング又はスレッディング法によりしばしば推論することができる。
【０２６９】
蛋白質構造の様相、例えば溶剤アクセス性及び二次構造を、PHDのような方法を用いて推論することができる。
【０２７０】
膜貫通型螺旋を信頼性高く予測することができる。従って、２次元提示を形成することができ、これをそれぞれの膜内に配置することができる。
【０２７１】
3D構造データが入手できない蛋白質は、2Dオブジェクト又は極めてフラットな3Dオブジェクトとして提示され、これにより、これらのオブジェクトを3D構造と区別する。
【０２７２】
蛋白質をビュー内に挿入する速度は、配置を予め計算することにより極めて速く行うことができる。予測されるサブ細胞位置、結合相手及び3D構造は予め計算され、ホストコンピュータ上に保存することもできる。
これらのデータに対するアクセスは、この機械上で走行するサーバによって管理される。
【０２７３】
例２
ビューの表示
【０２７４】
本発明のビューは、例えばユーザの機械上で走行するクライアント・プログラムによって生成される。好ましい実施例の場合、４つの別個のフレームを有する１つのウィンドウが形成され、主フレーム(図１０）は目下の当該領域を示す。最初、この領域は普通、細胞全体である。このフレーム内で、ユーザはマウスで領域を選択して、細胞全体ビューをズームインするか、又はズームアウトして細胞全体ビューに戻ることができる。ユーザは領域を選択することにより、個々の蛋白質、蛋白質群を選択することもできる。
【０２７５】
第２のフレーム（図１０の右上）は常に細胞全体ビューを示し、主フレーム内に目下見られる領域を示す（緑色の）線を有している。
【０２７６】
第３のフレーム（図１０の右下）は、目下選択されている蛋白質群に関するテキスト形式の情報、例えば選択された分子の数、分子の名称、アミノ酸配列などを表示している。
【０２７７】
第４のフレーム（図１０の左下）は、ユーザが、問い合わせにマッチングする蛋白質群に選択を絞るために、問い合わせを入力することができるコマンド・ライン・インタプリタを与える。
【０２７８】
例３：
基本環境要素は、細胞又は細胞のサブ区画である。
【０２７９】
基本環境要素のこの好ましい実施例の場合、本発明のよる方法及び／又はシステムは、細胞画像バンクを利用する。この細胞画像バンクは分割されて、主細胞画像の成分に相当する基本画像を形成する。
【０２８０】
これらの要素はまた、画像バンクの部分を形成し、細胞の種々の画像を達成するのに使用することができる。例えば核はいくつかのタイプの細胞にとって有用となる基本要素である。
【０２８１】
例えば、膜、核、細胞質及び主要な細胞小器官（ミトコンドリア、ゴルジ装置、植物細胞の葉緑体）で、細胞が提示される。
【０２８２】
細胞画像は、標準的なサブ細胞区画を含有してよい。例えば、一般化された真核細胞は、細胞質、ミトコンドリア、ゴルジ装置、ペルオキシソーム及び小胞体を含有することになる。特定化された細胞、例えば神経細胞を提示することもできる。この場合、適切な特定構造、例えば軸索を提示することができる。
【０２８３】
例４：
基本環境要素のビューに対するズーム
上で概略を説明したような本発明の１実施例の場合、本発明は、生物、１種又は２種以上の組織タイプ、細胞、細胞小器官、サブ細胞区画、分子、原子及び／又はサブ原子粒子を基本環境要素として利用する。生物は最大で数メーターのサイズ（「ｍ」）であってよく、特定の組織タイプは、通常ミリメーターのサイズ範囲（「ｍｍ」）であり、平均的な細胞は通常、概ねマイクロメーターのサイズ（「μｍ」）であり、細胞小器官は通常、マイクロメーターの端数のサイズであり、分子は、数ナノメーターの一般的な寸法内にある。原子は数１００ピコメーターの範囲にある。サブ原子粒子はこれよりも大幅に小さい。
【０２８４】
本発明のこの好ましい実施例の場合、基本環境要素は生物、組織又は細胞である。このように、本発明による方法に従って表示された基本環境要素の第１のビューは、ズームアウト時には、数メーターから数ミリメータを提示する領域である。本発明のこの実施例の場合、基本環境要素によって表示される領域は、連続的に変化させることができ、これにより、数ミリメーターの範囲の領域から始まって数ピコメーター以下に至るまでの領域の「ズームイン」が可能になる。
【０２８５】
こうして、本発明による方法のユーザは、基本環境要素上で表示されるべき生物学的要素を選択することができ、組織又は細胞内におけるこれらの位置、分布及び／又は相互作用から、ピコメーター範囲内の位置、分布及び／又は相互作用、及びより重要には物理特性に至るまでを追跡することができる。「ビュー」を変化させている間、本発明によるデータベースは問い合わせを受け、これにより、所望の特徴要素を決定する。これらの特徴要素は、基本環境要素内に種々異なる表示を提供するのに必要となる。
【０２８６】
このように、ｍｍレベルの蛋白質の物理特性を描写するのに特徴要素は必要ではないが、この方法は、使用者がピコメーター・レベルの蛋白質の物理特性を調査したい場合には、ピコメーター・レベルの１つ又は２つ以上の蛋白質を決定しなければならない。
【０２８７】
本発明のこの実施例の場合、ピコメーター範囲に至るまで、生物に対するズームイン及びズームアウトが今や可能である一方、必要な特徴要素が、環境要素及び生物学的要素の双方に対して同時に決定され、これにより、数メーターから始まって数ピコメーターまで移動する、寸法を通した「連続的移動」を形成することが可能になる。本発明により、表示される生物学的要素の種類を選択し、且つ更新することが同時に可能になる。具体的には、データセットは内部（装置部分）データベースと外部（例えばインターネット内で見出される）データベースとから選択することができる。このようにこれらの外部データベースは、即時の最新データセットを潜在的に提供する。
【０２８８】
従って本発明のこの実施例の場合、ユーザは、所与の日付で発見されて発表された新しい蛋白質セットと、ユーザが以前から知っている別の特定の蛋白質セットとの関係を分析することを、それぞれのデータベース及び／又はデータセットを選択することにより、選ぶことができる。
【０２８９】
細胞全体ビューにおいて、ほとんど全ての蛋白質（この実施例では生物学的要素）は小さすぎて見ることができず、従って単一画素として提示される。
ユーザが中間規模の領域、例えば核内の領域内をズームしても、ほとんどの蛋白質はまだ小さすぎてみることができず、従ってこれらの蛋白質の提示は単一画素のままである。
【０２９０】
一旦ユーザが、蛋白質のサイズが単一のポイントよりも大きくなるのに余りあるほど十分にズームインすると、蛋白質の提示は変化して、蛋白質又は生物学的要素に関するより詳しい詳細を提供することができる。このより詳細な提示は、完全原子詳細の3D構造、又は原子詳細を隠す削減型3D提示、又は蛋白質構造の2D画像（図２及び３参照）であってよい。削減型提示は、大型マクロ分子複合体、例えば染色体又はリボソーム全体が、シンプルに提示されるのを可能にするのに重要となる。この場合、表示を管理するローカル・コンピュータは、詳細レベルの低減を取り扱うだけでよい。好ましい実施例において、本発明のユーザが複合体又は生物学的要素の１領域を詳細に試験したい場合、ユーザはその領域内をズームし、その特定の時点にだけ、その領域の完全詳細がサーバ・コンピュータからローカル・コンピュータに移される。
【０２９１】
本発明の好ましい実施例の場合、１つの蛋白質当たり単一ポイントの表示と、完全原子詳細3D構造との間で、いくつかの異なる削減型提示が使用される。3D削減型提示の場合、3D構造に加えられる詳細が漸進的に詳しくなる。2D削減型提示（画像）の場合、いくつかの2D画像がいくつかの異なるレベルの解像度と共に使用される。最初、最低解像度提示が表示され、これによりコンピュータ・メモリーを節約する。ユーザが蛋白質に対してより近接してズームするのに伴って、提示はより高い解像度に変化する。
【０２９２】
画像が使用される場合、或る特定のポイントで、2D画像が蛋白質の3D提示によって、つまり最終的な原子詳細提示又は削減型3D提示（図面参照）によって置き換えられる。単純画像から3D構造への移行は、ユーザが気付かないように準備することができる。
【０２９３】
生物学的要素の最終3D提示は３次元で回転させて、蛋白質の３次元構造及び機能に関する洞察をユーザに提供することができる。構造には付加的に、重要な機能側面を注釈付けすることができる。
【０２９４】
異なる解像度レベルが含まれるので、ビューア・プログラムは、ユーザが興味を持つ蛋白質の詳細な提示をダウンロードするだけでよく、こうして、本発明において使用されるビューアのRAM要件を軽減する。
【０２９５】
低解像度画像から高解像度画像への移行、又は2D画像から3D提示への移行を注意深く選択することによって、ユーザはこの移行に気付くことはなく、ズーミングは継ぎ目なく連続的に見える。
【０２９６】
１回のセッションにおいて、ユーザは、（例えば図面に示すような）原子詳細での蛋白質構造には比較的少数しかアクセスすることができない。これらの構造はRAMにキャッシュし、ローカル・ハードディスク上でこれらの構造に再アクセスすることができる。
【０２９７】
抽象的な2D空間に蛋白質を挿入する他のデータベース視覚化ツールとは異なり、本発明により形成されるビューは、物理的且つ生物学的に有意義である。このように、それぞれの蛋白質は有意義なコンテキスト内に挿入され、そのサブ細胞位置によって、また、隣接する蛋白質、DNA又は膜によっても定義される。このようなコンテキストはユーザが蛋白質機能に関する洞察を得るのを助ける。
【０２９８】
例５：
データ・サブセットの選択
本発明はまた、最初に表示されたデータから成るサブセットを選択するのを可能にする。本発明の好ましい実施例の場合、ユーザが生物学的要素群をこれらのサブ細胞位置によって選択するのを可能にする階層ビューアが提供される（図１０の右下のパネルを参照）。例えば「核」という項目をクリックすると、核内に配置された全ての生物学的要素が直ちに選択されることになる。選択された蛋白質は、これらの着色又は他の何らかの視覚的手段を変えることにより示すことができる。例えば所与の位置内の任意の場所をダブルクリックすることにより、サブ細胞位置の選択を容易にすることもできる。
【０２９９】
方法の好ましい実施例の場合、ユーザが選択を定義するのを可能にするための別のメカニズムが定義される。この別のメカニズムはコマンドライン（図１０の左下のパネル参照）である。このコマンドラインにおいて、ユーザは問い合わせターム、例えば「癌」をタイプすることができる。これにより、キーワード「癌」と関連する、目下表示されている生物学的要素のサブセットが選択されることになる。問い合わせの結果は、問い合わせタームをメタ・データベースエンジン、例えばSRSに送信することにより見出すことができる。
【０３００】
例６：
その他のアプリケーションとの通信
本発明の１実施例の場合、上述の方法により定義されたデータセットは、他のコンピュータ・アプリケーションと通信することができる。また、本発明による方法及び装置は、表示するべき蛋白質（生物学的要素）のサブセットを特定するリストを別のアプリケーションから受信する。一例としては、本発明は、arraySCOUTのようなアプリケーションと通信することができる。このarraySCOUTは、多くの異なる蛋白質の発現レベルから生じるデータを分析する。このような通信によって、ユーザは、先ず本発明による装置内で核蛋白質だけを選択することができる。このような選択は次いで、arraySCOUTプログラムに送信することができ、これにより核蛋白質だけがarraySCOUTにおける分析のために選択される。次いでこの分析は、これらの蛋白質の所与のサブセットが有意な重要性を有していることを示唆することができる。ユーザは次いで本発明による装置にこのサブセットを送り戻し、これによりこれらの蛋白質のうちのどれが、例えば所与の染色体と複合させられているか、又はこれらの蛋白質のうちのどれが核内で自由に発生するか、又はどの蛋白質が互いに複合され合うかを見ることができる。
【０３０１】
例７：
本発明による方法を拡張して、種々異なる細胞タイプ、例えばニューロン、植物細胞、細菌細胞及びウィルス、又は細胞周期の種々異なる段階を表示することができる。さらに、細胞周期全体にわたる生物学的要素の分布が示されてよい。
【０３０２】
これにより、種々異なるタイプの基本環境要素を形成するために抽出され得る情報を含有する「寄託所」又はデータベースが形成される。例えば、２つ以上の「比較」基本環境要素(「BEE」)の表示を描くこともできる。この場合一方のBEEは、正常細胞(i)内の生物学的要素の分布を示し、他方のBEEは、疾患を有する細胞(ii)内の分布及び／又は細胞を示す。(ii)から(i)の、又はその逆の引き算を描き、従って残余の表示だけを描くこともできる。上述のものの全ては、単独ビュー内の大量の情報を「掴む」位置に科学者を置くという大きな利点を有している。
【０３０３】
次いでこの選択法を拡張することにより、ユーザが異なる細胞タイプのいずれかを選択することも可能になる。好ましい実施例の場合、階層ビューア（図１０の右下のパネル）は、異なる生物を示す。それぞれの生物の下には、それぞれの器官をリストすることができる。それぞれの器官の下には、それぞれの細胞タイプをリストすることができる。それぞれの細胞タイプの下には、種々異なるサブ細胞位置がリストされる。ユーザは生物、器官及び細胞タイプを選択し、これにより表示は適切な細胞ビューに切換えられ、生物学的要素の選択はその細胞タイプに属する要素に切換えられる。
【０３０４】
アプリケーション間通信は、本発明のこのような特徴を利用することもできる。例えば、メタ・データベースエンジン(例えばSRS)からの生物学的要素サブセットの選択を、選ばれた細胞タイプ、器官及び生物に自動的に依存させることができる。同様に、器官、生物及び細胞タイプの選択を、arraySCOUTのようなアプリケーションに、又はこのアプリケーションから通信することができる。
【０３０５】
更なる例：
前記基本環境要素の前記表示上に、前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも１つを配置するプロセスを拡張することができる。このようなプロセスの拡張は、他のタイプのデータセット又はデータベース、例えば代謝経路又はシグナル経路のデータ又は蛋白質相互作用を利用することにより行われる。
【０３０６】
基本環境要素は、3D表示であってもよい。この表示は、標準的なPCモニター及びステレオ・グラスを使用するか、又は「浸漬」グラフィックシステムを使用して視覚化することができる。
【０３０７】
本発明は拡張して、動的特性を含むことができる。この動的特性は、さらに反応データの視覚化を容易にすることになり、例えば蛋白質を移動させ、又は異なる位置に「拡散」させる。
【０３０８】
また、本発明はさらに別のタイプのデータベース（反応経路又は代謝経路）を特徴要素源として組み込むこともできる。
【０３０９】
発現プロファイル分析(DNAチップ又は蛋白質チップの試験）から得られたデータを、静的又は動的な方法を用いて含むこともできる。
【０３１０】
蛋白質の発現及び転座のようなプロセス又はシグナル伝達を、本発明において視覚化することもできる。
【０３１１】
組織及び／又は生物のビューアに基本環境要素の表示を接続する、すなわち、互いに関連する細胞、それぞれの組織タイプ及び生体内の組織の分布を見ることは明らかな拡張である。
【０３１２】
本発明による方法は拡張して、その他のマクロ分子、例えば脂質凝集体やRNA、小型分子、例えばATPを見ることができ、これらを組み込むこともできる。
この項で前述した本発明の特徴に関連する図１〜１１について、以下に詳しく説明する。
【０３１３】
図１：
図１は、本発明の好ましい実施例を示す。この実施例において、１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写する方法が、基本環境要素が一般化された真核細胞であるように実施される。表示された領域は、約２０ｘ２０μｍである。種々のデータセットからの情報に基づいて、「細胞」内に数千個の生物学的要素が位置しているのを見ることができる。細胞の外側にもいくつかの要素が配置されているのを見ることができる。提示は、この好ましい実施例を単純化したものである。この場合細胞画像は、顕微鏡写真に基づいて生成される。
【０３１４】
図２：
図２Ａは、本発明の好ましい実施例を示す。この実施例において、ユーザは前記基本環境要素の前記表示内で描写された領域を、前記基本環境要素の第２の表示内の所定の領域を選ぶことにより選んでいる。ユーザは、第１の表示（２Ａ）内の所定の領域を選ぶことにより、細胞内の位置をズームしている。この領域は次いで前記基本環境要素の第２の表示（２Ｂ）内で増強される。ユーザは例えば、どの蛋白質が核膜上又は核膜内に配置されているかを見ることができる。図２Ａに示された領域は約１０ｘ１０μｍのサイズである。図２Ｂに示された領域は２ｘ２μｍのサイズである。好ましい実施例の場合、ユーザは、図２Ａに示された領域から図２Ｂに示された領域までズームすることができる。別の実施例の場合、２つの別個の表示が選ばれる。
【０３１５】
図３〜４：
これらの図面は、ユーザがいかにして表示を変化させることができるかを示す。留意すべき点は、表示された種々の領域が、種々のデータセットから異なる種類の特徴要素が抽出されることを必要とし得ることである。これらの実施例の場合、例えば（３Ｂ）蛋白質構造が示される。このように図１に示された領域から図４ａ）に示された領域へズーミングすると、表示される生物学的要素の数は急減するが、種々異なる付加的な特徴要素及び／又は異なる特徴要素が決定され、これにより、例えば生物学的要素の蛋白質構造が示される。
【０３１６】
図５：
図５は、米国国立保健研究所から得られる、核酸分子に属する典型的なデータベース・エントリを示す。
【０３１７】
図６：
図６は、１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写する方法を示す。この方法は、１つ又は２つ以上のデータベースを選択するための入力を受信するステップ（Ａ）と、１つ又は２つ以上の選択基準に基づいて、前記１つ又は２つ以上のデータベースから１つ又は２つ以上の所望のデータセットを選択するための更なる入力を受信するステップ（Ｂ）と、前記１つ又は２つ以上のデータセットのそれぞれから少なくとも１つの第１の特徴要素を決定するステップ（Ｃ−Ｄ）と、前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応する生物学的要素のうちの少なくとも１つを表示するためのグラフィック提示を決定するステップ（Ｅ）と、前記第１の特徴要素内に含まれる情報に応じて、基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも１つを配置することにより、前記基本環境要素の表示を増強するステップ（Ｆ）とを含む。この場合、２つの蛋白質に属するデータを含むデータベースが識別された。データセットを抽出し、エントリーを分析することにより、細胞内の蛋白質の局在化に関する情報を識別した。蛋白質のそれぞれに対して、グラフィック提示が形成された。蛋白質のグラフィック提示は、データセットに由来する情報に基づいて仮想細胞内に挿入された。１つの蛋白質が核内に配置されており、これに対して他のたんぱく質が外側の細胞膜に配置されていることを見ることができる。
【０３１８】
図７：
図７は、１つ又は２つ以上の生物学的要素を編成して描写する方法を示す。この方法は、１つ又は２つ以上のデータベースを選択するための入力を受信するステップと、１つ又は２つ以上の選択基準に基づいて、前記１つ又は２つ以上のデータベースから１つ又は２つ以上の所望のデータセットを選択するための更なる入力を受信するステップ（Ａ，Ｂ）と、前記１つ又は２つ以上のデータセットのそれぞれから少なくとも１つの第１の特徴要素を決定するステップと、前記１つ又は２つ以上のデータセットに対応する生物学的要素のうちの少なくとも１つを表示するためのグラフィック提示を決定するステップと、前記第１の特徴要素内に含まれる情報に応じて、基本環境要素の前記表示上に前記生物学的要素の前記グラフィック提示のうちの少なくとも１つを配置することにより、前記基本環境要素の表示を増強するステップとを含む。本発明のこの実施例の場合、更なるデータベースが選ばれ、前記データベースから選択されたデータセットから、更なる特徴要素が抽出され、さらに、前記更なる特徴要素からの情報を使用することにより、前記生物学的要素の前記少なくとも１つのグラフィック提示の表示をさらに増強するために、特徴要素が使用される。
【０３１９】
この実施例の場合、２つの蛋白質（Ａ，Ｂ）に属するデータを含むデータベースが識別された。データセットを抽出し、エントリーを分析することにより、細胞内の蛋白質の局在化に関する情報を識別した。蛋白質のそれぞれに対して、別のデータベース（Ｃ，Ｄ）からのデータに基づいてグラフィック提示が形成された。
【０３２０】
蛋白質のグラフィック提示は、データセット（Ａ，Ｂ）に由来する情報に基づいて仮想細胞内に挿入された。１つの蛋白質が核内に配置されており、これに対して他のたんぱく質が外側の細胞膜に配置されていることを見ることができる。これらのそれぞれの視覚化はデータセットＣ及びＤに由来するデータに基づく。
【０３２１】
図８：
図８は、基本環境表示を形成するのに用いられるような真核細胞の概略的なピクチャを示す。
【０３２２】
図９：
図９は、本発明による方法の実施例の１つがどのように編成されるかに関する概略的なピクチャからのスクリーンショットを示す。この図において、（Ｂ）は選択された遺伝子（生物学的要素）を表示するディスプレイであり、（Ａ）は、選択基準の定義を可能にするウィンドウであり、（Ｃ）はデータベースの問い合わせを可能にする１つの考えられ得るツールである。この場合SRS（配列検索システム、国際公開第00/41094号パンフレット）が、データベースにアクセスするために使用される。
【０３２３】
図１０：
図１０は、本発明の１実施例を示し、この実施例において、ユーザは、第２の「ウィンドウ」に見られるリストから生物学的要素を選ぶことにより、表示されるべき生物学的要素を選択することができる。
【０３２４】
図１１：
図１１〜１１Ｃは、データベースの選択を示す。これらのデータベースは、生物学的要素並びに基本環境要素の表示に対応するデータセットを抽出するときにアクセス可能である。これらの図面はまた、例えばどのような種類のデータが含まれているか、どれほど多くのリリースが存在するか、並びにどれほど多くのエントリーが含まれているかを示す。
【０３２５】
本発明の更なる特徴の具体的な実施例を以下により詳しく説明するが、これらの実施例により本発明が限定されることはない。
【０３２６】
配列・構造間をマッピングするためのデータ構造
本発明によれば、配列及び配列注釈を3D構造上にマッピングするための新しいシステムも提供される。
【０３２７】
この好ましい実施例は、配列と構造とに関連する３つのデータベース、つまりPSSH、HSSPalign及びHSSPchainを有している。
【０３２８】
データベースPSSHにおいて、PDB構造の代わりに、マッチングされた蛋白質配列によってマッチがソートされる。こうして、このデータベースは、蛋白質配列から（例えばSwissProtから）関連配列の構造へのナビゲーションを容易にする。
【０３２９】
HSSPalignは、PDB構造の一本鎖と、これらの鎖のそれぞれ類似の蛋白質配列との間のアラインメントを含むデータベースである。このデータベースはPDB構造内の残基と関連蛋白質配列内の残基との同等性を確立する。こうして配列データベースに保存された特徴は、このデータベースを用いて、関連構造上にマッピングすることができる。
【０３３０】
HSSPchainは、マッチが所属する構造の鎖によってソートされたマッチを含むデータベースである。同じ構造内の同一鎖が示される。こうしてこのデータベースは、PDB構造の鎖とそれぞれの蛋白質の（例えばSwissprotにおける）配列情報とのリンクを容易にする。
【０３３１】
好ましい実施例の場合、これらのデータベースはSRS環境内に組み込まれる。このSRS環境は、少なくとも１つの蛋白質データベース（例えばSwissProt）と、少なくとも１つの構造データベース（PDB)と、配列注釈の１つ又は２つ以上のデータベース（例えばInterPro)を含む。
【０３３２】
こうしてユーザは配列から全ての関連構造へ（PSSHエントリーへのリンクによって）ナビゲートすることができる。ここからユーザは、１つ又はいくつかの構造を選択することができ、ユーザにとって関心のある配列と関連構造とのアラインメントを見ることができる（すなわちHSSPalignエントリーのビュー）。このビューは、PDBから構造を、またInterPro又は他のデータベースから特徴を取り出すこともできる。次いで配列・構造間アラインメントを用いて、これらの構造を構造上にマッピングすることができる。
【０３３３】
この（配列から構造、さらに注釈への）作業の流れは、図１２〜１５のスクリーンショットにより示される。
【０３３４】
図１２のスクリーンショットは、配列データベース（SwissProt）の問い合わせの結果を示す。関連3D構造を有するそれぞれの配列エントリーは、「Struct（構造）」と記された欄（右端）にアイコンによって示されている。
【０３３５】
図１３のスクリーンショットは、所与の蛋白質配列に関連するPSSHエントリーを示す。このビューは、この所与の配列に関連する全ての3D構造を示す。これらの構造は、問い合わせ配列に対する類似性の順序でランキングされる。
【０３３６】
図１４のスクリーンショットは、HSSPalignエントリー、すなわち問い合わせ蛋白質配列と所与の3D構造とのアラインメントのビューを示す。関連する3D構造も示されており、最初は着色されているので、ユーザは問い合わせ配列に対してどの領域が類似するのかを見ることができる。問い合わせ配列の注釈も示されており、この場合、注釈はSwissProtの特徴から抽出される。
【０３３７】
図１５のスクリーンショットは、HSSPalignエントリーの別のビューを示している。この場合、SwissProt注釈（ドメイン注釈）は、対応する注釈レーン上をクリックすることにより活性化されている。これは、3D構造上に注釈を自動的にマッピングし、注釈の色に従って構造を着色する。
【０３３８】
図１６は、データベースPSSH、HSSPalign及びHSSPchainの形成に関与するプロセスの概略的な提示を提供する。
【０３３９】
これらのデータベースを形成する必要条件として、下記の情報がPDBから抽出され、PDBequivデータベースに保存される：
PDBファイルに含まれるそれぞれの鎖に関して、
【０３４０】
・  SwissProtエントリのデータベース参照が抽出され；
・  目下の鎖の前に同じPDBファイルにリストされた他の鎖に対する類似性が（鎖のSEQRES記録に基づいて）計算され、見出された第１の同一（99%超の同一性）の鎖に対するポインタが参照配列として保存され；
【０３４１】
・  座標区分から抽出された配列と、SEQRES記録に与えられた配列とのアラインメントが計算される。SEQRES記録の残基毎に、相当する残基番号と座標区分で使用された挿入コードとが保存される。同じPDBファイル内に含まれる（殆んど）同一の参照鎖に対するアラインメントが適用可能な場合に加えられる。
【０３４２】
データベースHSSPchain、HSSPalign及びPSSHを形成又は更新するために、HSSPデータベースを含むファイルが順次処理される。それぞれのHSSPファイルは、１つのPDBファイル内に含まれる蛋白質鎖に対応するマッチング配列を含む。HSSPファイルはいくつかの区分に分割され、これらの区分は順次解析される。これらの区分の内容、及びこれらの区分から抽出された情報を以下に説明する：
【０３４３】
(a)  ヘッダ
ヘッダは、PDBファイルに含まれる蛋白質配列に関する情報をリストする。このPDBファイルは、配列データベース内で類似配列をサーチするのに使用され、結果として得られる多重アラインメントの参照として役立つ。（サーチに使用された鎖と同一であるためHSSPファイル内で明示的には取り扱われない鎖のアラインメントは、PDBequivデータベースに保存された情報を使用してHSSPファイルを解析している間に形成される。）
【０３４４】
(b)  マッチ
「蛋白質」区分は、見出された全てのマッチのテーブル、マッチング配列及びそれぞれのアラインメントに関する統計データ（例えばアラインメント長さ及び配列同一性）を含む。統計データは、HSSPchain及びPSSHデータベースに保存されるように抽出される。
【０３４５】
(c)  アラインメント及び挿入
挿入区分は、PDB構造に対して、マッチング配列のアラインメントを含む。７０個を上回るマッチング配列が見出された場合、アラインメント区分は分割されて、それぞれが７０個のアラインメントを含むいくつかの部分になる。マッチング配列内の挿入はアラインメント区分内では除外され、その代わりにファイルの終わりに別個の区分にリストされる。挿入毎に、その区分は挿入が属するマッチ番号と、挿入の前面の問い合わせ構造の最後の残基の残基番号（HSSP番号付けスキーム）と、マッチの挿入された配列とを含む。
【０３４６】
HSSPalignに保存されたアラインメントは、アラインメント区分及び挿入区分からの情報を使用して構成される。アラインメントはClustalWフォーマット{Thompson, J.D., D.G. Higgins他(1994),「CLUSTAL W:配列重み付け、位置特異的ギャップ・ペナルティ及び重み行列選択による、漸進的な多重配列アラインメントの感度の改善 (CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, positions-specific gap penalties and weight matrix choice) Nucleic Acids Research 22: 4673-4680}及び配列アラインメントのギャップを有さない全ての部分の最初と最後の残基番号対をリストする簡便な機械可読フォーマットに保存される。
【０３４７】
同一の鎖に関する情報を使用して、アラインメント・データベースは、蛋白質配列とPDB構造内の全てのマッチング鎖とのアラインメントを含むように完成される。
【０３４８】
(d)  プロファイル
プロファイル区分は、所与の配列位置における２０個のアミノ酸残基のそれぞれの相対頻度を含む。
【０３４９】
同じ鎖と蛋白質配列との非オーバラップ・マッチが、組み合わされて単独のマッチになる。このことは、対応アラインメントをマージし、組み合わせマッチの配列同一性を計算することにより行われる。
【０３５０】
PSSHの生成に際して、PDB構造に対する個々の蛋白質配列のマッチは、HSSPの処理中に、それぞれの蛋白質に対応する別個のファイル内に集合させられる。これに続くステップでは、これらの別個のファイル内に含まれる情報が、配列同一性によってソートされ、PSSHデータベース内に集合させられる。
【０３５１】
集合させられたデータベース・ファイルを、ファイルシステム並びにSRSによって取り扱い得ることを保証するために、データベース生成中に、結果として生じたファイルサイズが規則的にチェックされ、必要な場合にはデータベース・ファイルはいくつかの部分に分割される。
【０３５２】
データベース生成は、スクラッチから、又は最新モードで実行することができる。最新モードの場合、データベース生成の最後の実行以来変更されたHSSPファイルだけが処理される。続いて、変更されていないマッチに関する情報が古いデータベースから抽出され、新しいデータベースに加えられる。HSSPファイルにおける変更が、HSSPファイル及びデータベースの修正日付を比較することにより検出され、或いは、変更させられたファイルをファイル・リストに明示的に指定することもできる。
【０３５３】
3D構造、配列及び注釈の視覚化
続いて、蛋白質の３次元ビューが提供される、本発明の実施例を図１７〜２０を参照しながら説明する。
【０３５４】
図１７は、本発明の１つの好ましい実施例を用いて見られる単独の蛋白質を示す。下記の凡例は、この図面の各領域を意味する。図１７において、種々の文字は下記のものを表す：
A.  スタイル・コンボ・ボックス
B.  着色コンボ・ボックス
C.  マウスコントロールに関する基本情報
D.  分子上をクリックすると残基又は原子が選択され、選択はハイライト強調された色によって示される。
E.  目下の選択のテキスト記述を提供するフィールド又はウィンドウ
F.  注釈レーン
G.  配列オーバビュー
H.  配列詳細ビュー
I.  焦点ボックス
【０３５５】
J.  選択インジケータ
K.  完全HSSPalignエントリ
L.  選択バー
M.  3Dビュー
N.  階層ウィンドウ
O.  凡例ウィンドウ
P.  ハイライト付き注釈レーン
Q.  ハイライト付き残基
【０３５６】
スタイル・コンボ(A)を使用して、分子を所定の提示及び色に設定することができる。本発明によれば、上述の種々のスタイルが利用可能である。
【０３５７】
着色コンボ（B)を使用することにより、分子の色を設定するか、又は個別に変更することができる。
【０３５８】
Cにより、マウスコントロールに関する基本情報をユーザに提供するフィールド又はウィンドウが表わされる。
【０３５９】
注釈レーン(F)上をクリックすると、注釈の色（デフォルト）又は選択されるべき他の識別色によって、１つ又は２つ以上の注釈部位における分子が着色される。
【０３６０】
配列オーバビュー(G)は、二次構造要素を示す符号を有するレーンを含む。この配列オーバビューは配列全体を示す。配列オーバビューの要素をクリックすることにより、二次構造要素が選択される。
【０３６１】
配列詳細ビューは、蛋白質又はDNAに対応する１文字のアミノ酸コード又は核酸コードに相当する文字から成るレーンを含む。配列詳細ビュー(H)をクリックすることにより、残基が選択される。
【０３６２】
焦点ボックス(I)は、配列のどの部分が配列詳細ビューに示されているかを示す。焦点ボックスをドラッグすることにより、焦点が変えられる。
【０３６３】
選択インジケータ(J)は、選択が配列内のどこで生じているかを示す。
HSSPalignエントリ(K)は、配列・構造アラインメント詳細を示す。
【０３６４】
選択バー(L)は、選択特徴が抽出されたデータベースの選択を可能にする。
階層ウィンドウ(N)によって、階層の要素を選択および／または拡張することができる。
【０３６５】
凡例ウィンドウ(O)は目下の着色スキームに関する凡例を提供する。
【０３６６】
注釈レーン(P)のハイライト強調は、このレーンの要素に使用された色が、分子の対応領域を着色するのに使用されることを示す。例えば、レーンの３つの領域は、左から右へ、青、赤及び緑で着色されてよい。左側の領域は、Mにおいて示された3D構造の左下部分に対応し、青で着色されることになる。中央の領域は、Mにおいて示された3D構造の左上部分に対応し、赤で着色されることになる。右の領域は、Mにおいて示された3D構造の右部分に対応し、緑で着色されることになる。
【０３６７】
ハイライト付き残基（Q)は、これらの残基が選択されていることを示す。
【０３６８】
図１８は、本発明の好ましい実施例を用いて、８つの蛋白質鎖と、DNAストランドとから成る複合体を提示するスクリーンショットを、更なる例として示している。
【０３６９】
図１９は、１つの蛋白質の部分が選択されている、図１８と同様のスクリーンショットを示す。選択は全てのビューにおいてハイライト強調され、配列オーバビューは、選択された鎖内をズームすることにより自動的に調整されている。
【０３７０】
図２０は、異なる着色スキームが選択されている図１８又は１９と同様のスクリーンショットを示す。色の変更は全てのビューに広められる。
【０３７１】
選択スキーム
本発明によれば、フレキシブルな選択及び選択解除を可能にする一般的な選択スキームが提供される。なお、この選択スキームは、階層的オブジェクト編成との関連において極めて強力である。マクロ分子の場合、又は単一分子の場合でさえ、階層データ構造が内在し、階層に依存する選択スキームは、ビューをより判り易くするための強力なツールである。
【０３７２】
或る特定の好ましい特別なモデル挙動を、一例として以下に説明する。これらの例は本発明を限定するものではなく、非排他的な例である。
【０３７３】
(a)  単一レベル選択
単一レベル選択の場合、ユーザは（先ずメニュー項目を選ぶことなく）シングル・マウスクリック動作で、オブジェクト階層の決定された１つのレベルを選択することができる。
【０３７４】
(b)  リーフレベル選択
リーフレベル選択が選ばれると、システムは一回の選択操作、例えばマウスクリックに応答して、階層内のリーフ項目だけを選択する。リーフ項目は階層構造を成端する項目である。リーフ項目は、更なる派生を有することはない。マクロ分子を視覚化するための１実施例によれば、リーフ項目は（細胞レベルにおける）分子全体、残基又は原子である。
【０３７５】
(c)  選択に対する付加
選択にオブジェクトを付加するために、選択は更なるマウスクリック又は別の選択コマンドにより、その特定のオブジェクトによって拡張される。
【０３７６】
(d)  選択からの除去
選択からオブジェクトを除去するために、選択範囲又は提示部分からオブジェクトを選択し、例えばキーストローク及び／又はマウスクリックによってコマンドを入力することにより、選択から取り出される。このオブジェクトは選択から除去されるべきものである。
【０３７７】
(e)  範囲選択
或る特定の順序を有するオブジェクトに、範囲選択を適用することができる。範囲選択のための入力パラメータは、範囲アンカーオブジェクトと、第２のオブジェクトである。順序と一緒に、これらのオブジェクトは、選択に付加される範囲を定義する。一旦範囲が選択されると、範囲アンカーは全ての更なる範囲選択に対して固定的であり続ける。このことは、新しい範囲オブジェクトを定義するだけで範囲をリセットできることを意味する。特に残基の順序は固有（配列データ）であり、残基範囲選択に使用することができる。
【０３７８】
(f)  範囲選択解除
範囲選択解除は、通常の範囲選択として機能するが、しかし、範囲を付加することによって選択を拡張することはない。この範囲は既存の選択から取り出される。
【０３７９】
(g)  複数範囲選択／選択解除
本発明は、複数範囲選択／範囲選択解除を定義する機能を提供する。すなわち、複数の非干渉性項目を、適切なコマンドに応答して選択／選択解除することができる。
【０３８０】
(h)  階層的選択
本発明による１実施例によれば、階層的選択のための入力パラメータは、既存の選択（既存の選択がない場合には、階層的選択は、選択に対して付加するものとして作用する）、及び、階層的拡張のためのアンカーとして使用される第２のオブジェクトである。既存の選択の場合、アンカーオブジェクトの所与の上方向階層が試験される。既存の選択部分ではないアンカー階層における具体的なレベル（例えば最低レベル）が決定される。選択範囲及び全ての派生オブジェクトを含む、このレベルにおける１つ又は２つ以上の構造単位が、選択に付加される。換言すれば、階層的選択は単に、アンカーオブジェクトに関して、既存の選択から１つの階層レベル分だけステップアップするだけである。本発明は、上記メカニズムを逆にして、トップレベルのオブジェクトから始まって、下は当該詳細に至るまでオブジェクトを精緻化する階層的選択を提供することもできる。
【０３８１】
(i)  階層的選択解除
階層的選択と同様に、選択からオブジェクトを階層状に除去するのが階層的選択解除である。入力パラメータは上述のように、既存の選択及びアンカーオブジェクトである。選択に対して上側の階層レベルを加えるのではなく、より低いレベルの階層（アンカーを含む）が選択から除去される。
【０３８２】
(j)  テキスト検索による選択
配列内のマッチング列を検索する場合、ユーザは検索コマンド、例えばCTRL-Fでタイプするだけでよく、又はアルファべット文字（これらは他の割り当てを有していないので、検索を開始することができる）をタイプ開始すればよい。有用な修飾子は、どの配列を検索するべきか（数個ある場合）、全てのマッチを見出すべきか又は次のマッチだけを見出すべきか、である。１実施例によれば、ワイルドカード（例えば＊＝任意の文字）の使用が可能になり、これによりユーザは正確でないパターンを配列内に見出すことができる。グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上の全てのビューにおいて、問合せ項とマッチする残基範囲が選択され、次いでこの残基範囲を上記機能のいずれかで操作することができる。
【０３８３】
(k)  注釈及び特徴の選択
注釈全体又は個々の特徴を選択することができる。その結果として、例えば注釈カラーにより分子が着色されるか、又は注釈に関連する情報が表示されるようになってよいが、しかし、この選択によって、単に残基の対応範囲が選択されることになってもよい。上述のグラフィック選択／選択解除法を注釈オブジェクトに適用することもできる。
【０３８４】
１実施例によれば、分子の選択部分は、同じ色のより淡い影によって示される。この提示の利点は、ユーザが元の色及び提示情報をまだ見ることができることである。
或る特定の実施例によれば、本発明はまた、生物学的環境、例えば細胞又は蛋白質の３次元構造又は蛋白質集合体をナビゲートするのを可能にする。焦点（焦点内にあるオブジェクト群又は選択自体）のナビゲーションは、関連データ相互間の依存、例えば配列とマクロ分子との関係を理解する上で極めて有用であり得る。下記のナビゲーション機能は、この観点から特に有用であることが判っている。
【０３８５】
(a)  階層中のステッピング
階層的構造は、いくつかの共通の特性を有する要素中をステップするのを可能にする。特に本発明は、（目下の焦点又は選択によって定義される）１つの階層レベルの要素を１つ１つ（又は他の任意のステップサイズで）ステップするのを可能にする。例えば、ユーザが鎖を選択したとする。反復タブにより、ユーザは１つのビュー内で利用可能な全ての鎖を循環することができ、しかもビューの内容を変えることはない。
【０３８６】
(b)  階層の上下移動
【０３８７】
階層構造は、ユーザが階層内の目下の焦点レベルを変えることを可能にする。１レベル分のステップアップを可能にするためにユーザの１つの動作が提供され、階層を特定のアンカーに向かって降下させるために、第２の動作が提供される。
【０３８８】
(c)  近接選択
本発明によれば、選択された項目上で任意の操作を加え、また特に、行われた選択に基づいて分子を分析することが基本的に可能である。特に薬剤発見において大きな重要性を有する１つの分析ツールは、或る特定の測定基準及び閾値を用いて、指定されたオブジェクト（選択）の周りの近接領域を決定する。本発明が提供するツールの場合、選択された項目の周りの或る特定の範囲内にある全ての化学的又は生物学的項目が、選択された項目の環境を分析することにより決定される。例えば、最も近い隣接項目、次に近い隣接項目を、特に順序付け構造において決定することができる。或いは、所与のオブジェクト又はポイントの周りの或る特定の半径内の全ての要素を決定することもできる。
【０３８９】
これらの構想のその他の拡張、例えば、鎖又は二次構造要素の始端又は末端への移動が可能である。
【０３９０】
本発明はまた、選択に基づく機能性、すなわち、選択部分に適用される特定の機能又は操作を可能にする。これらの機能のうちのいくつかを以下に詳しく説明する。
【０３９１】
(a)  最小距離計算
上述の選択スキームは、最小距離計算機能と共に利用することができる。オブジェクトの階層的編成は、選択において、オブジェクトから成る群（サブ階層）を検出するのに使用される。この選択における２つの群に関して、所定の測定基準を用いて最小距離を決定し、表示することができる。このことは、分子を分析する上で特に興味深い。
【０３９２】
(b)  表面計算
本発明の１実施例によれば、選択項目の周りの結合表面が計算され、表示される。
【０３９３】
(c)  ラベル付け
【０３９４】
選択項目は、グラフィカル・ユーザ・インタフェイス上に表示されたラベルと共に提供される。好ましい実施例によれば、ラベルの表示は選択項目及び新しいラベルに関して、オン・オフ切換えすることができ、リンク又は他の情報を選択項目だけに加えることができる。
【０３９５】
(d)  特性の変化
本発明の実施例によれば、選択項目の提示、例えば着色、変化提示及び視認性は、選択との関連において変えることができる。
【０３９６】
(e)  スタイルの適用
スタイル、例えば上述のようなスタイルは、分子の他の部分のスタイルとは無関係に、分子の選択部分に適用することができる。
【０３９７】
(f)  選択のコピー
本発明によれば、ユーザがコピー・コマンドを発すると、プログラムは目下の選択をペースト・バッファにコピーする。次いでユーザは、バッファの内容を別のアプリケーション、例えばテキスト・エディタに貼り付けることができる。このことは残基の範囲をセーブするのに有用な方法である。ペースト・バッファは、選択された残基だけでなく、目下の鎖又は全ての鎖内の全ての残基を保持することもできる。選択された残基は次いで、これらが選択されていることを示すように、選択的にハイライト強調されてよい。
【０３９８】
(g)  3D構造から3Dマークアップへのリンク
本発明により、ユーザは、特徴上をクリックするか、又は直接リンクが可能な場合には3D構造自体をクリックすることにより、蛋白質特徴に関連するURLを開くことができるようになる。このことは、どの特徴が3D位置に基づいて重要であるかをユーザが3D構造から直接的に見出し、次いで、ハイパーリンクに直接的に従うことより、これらの特徴に関するより多くの情報を得ることを可能にする。
本発明は選択記述オーバレイ（3Dビューアで見ることができる）を提供することができる。この選択記述オーバレイは、目下の選択の内容を記述する。さらに、適切なデータベースから収集された更なる情報、例えばInterPro又はSwissProtからの注釈が、選択された項目に関してグラフィカル・ユーザ・インタフェイスに好適な状態で提供される。
【０３９９】
要約すれば、本発明の１つの特徴によれば、上述のように選択スキームを組み合わせ、次いで機能を（選択上に）適用することが可能になる。
【０４００】
上記選択及びナビゲーションの挙動は、例えばキー及びマウスの下記の割り当てにより実施することができる。
【０４０１】
下記の表は、上述の選択スキームを実施する一組のマウスコントロールを簡略に説明するものである。
【０４０２】
【表１】
2005507096.tif 000003
【０４０３】
本発明の具体的な実施例は、下記のマウス操作を単独で、又はファンクションキー、例えばシフト、コントロール、Altなどとの組合せで提供することができる。下記の表には、第１欄にマウス動作を挙げ、さらに続く欄には、特定の機能を発揮するそれぞれのキー操作を挙げる。
【０４０４】
【表２】
2005507096.tif 000004
【０４０５】
本発明は、１実施例によれば、下記のキー機能を提供することもできる。
【０４０６】
【表３】
2005507096.tif 000005
【０４０７】
上述の選択スキーム及び機能性スキームは、分子の生物学的環境、例えば蛋白質の集合体、蛋白質構造又はDNA/RNA構造、及び一般的には線状ポリマーに容易に適用することができる。
【０４０８】
データ（例えば分子集合体、分子、残基、原子）の固有の階層的編成は、適切な選択スキームに有利に採用することができる。同じことが、階層状に構造化され得る配列にも当てはまる。
【０４０９】
添付の図面を参照しながら、選択特徴及びスタイル特徴をより詳細に説明する。選択の範囲は３次元提示においても１次元配列ビューにおいても見ることができる。
【０４１０】
図２１〜２３は、リーフレベル選択を示している。先ず或る残基が選択され（図２１）、次いで別の残基が付加され（図２２）、最後に原子が付加される（図２３）。
【０４１１】
図２４〜２６に示す範囲選択の例は、残基のリーフ選択で始まって（図２４）、次いで所定の範囲にわたるように拡張される（図２５）ことにより、最終的に完全ストランドに及ぶ（図２６）。
【０４１２】
選択された単一の残基から始まる図２７〜２９に示した階層的選択の例の場合、ユーザはCTRLキーを押したままクリックし、その結果選択が二次構造要素全体、この場合は螺旋に拡張される（図２８）。選択された螺旋上を再びクリックすると、鎖全体が選択される（図２９）。
【０４１３】
図３０及び３１はズーム操作と、これに続く、提示の当該部分のスタイルの変化を示す。先ずリガンドが選択され（図３０）、次いでオートズームが活性化され、リガンドがスクリーンをほぼ埋めるまで、ビューが連続的にズームダウンする（図３１）。ズームが完成すると、回転中心がリガンドの中心に設定される。新しい回転中心を中心として、構造がさらに回転させられることになる。
目下の選択の提示は次いでワイヤフレームに変えられ（図３２）、その後リガンドに近接選択が適用されて、リガンドから6A距離内にある蛋白質の全ての原子が選択される。リガンドに近接する原子のこのような選択から、アクセス可能な排除された表面が計算され、表示される（図３４）。
【０４１４】
図３５は、最小距離機能を示す。図示の例の場合、螺旋からリガンドまでの最小距離が計算される。
【０４１５】
図３６〜３８は、本発明による種々の提示スタイルを示す。図３６は、第１印象スタイルにおける結合リガンドを有する蛋白質の提示を示す。図３７には、同じ蛋白質／リガンド複合体が結合部位スタイルで示されている。結合表面の計算後、蛋白質／リガンド複合体は、図３８のように見える。
【０４１６】
図３９〜４１は、本発明による複数範囲選択を示す。図３９は、通常の範囲選択の結果を示す。図４０には、選択に残基が加えられており、図４１は、第２の範囲が選択されたときの結果を示す。
【０４１７】
図４２は、本発明による３次元提示のラベル付けを示す。
【図面の簡単な説明】
【０４１８】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施例による生物学的環境のグラフィック提示を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施例によるズーム機能を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例によるズームプロセスをさらに示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例によるズームプロセスをさらに示す図である。
【図５】図５は、代表的なデータベース・エントリを示す図である。
【図６】図６は、本発明による生物学的要素を編成して描写するための方法を概略的に示す方法である。
【図７】図７は、本発明による生物学的要素を編成して描写するための方法を概略的に示す方法である。
【図８】図８は、真核細胞のピクチャを概略的に示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施例によるシステム全体を概略的に示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の１実施例によるスクリーンショットの例を示す図である。
【図１１ａ】図１１ａは、本発明の１実施例に従って使用することができるデータベースの選択を示す図である。
【図１１ｂ】図１１ｂは、本発明の１実施例に従って使用することができるデータベースの選択を示す図である。
【図１１ｃ】図１１ｃは、本発明の１実施例に従って使用することができるデータベースの選択を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明による、構造に対する配列及び注釈のマッピング法を示すスクリーンショットである。
【図１３】図１３は、本発明による、構造に対する配列及び注釈のマッピング法を示すスクリーンショットである。
【図１４】図１４は、本発明による、構造に対する配列及び注釈のマッピング法を示すスクリーンショットである。
【図１５】図１５は、本発明による、構造に対する配列及び注釈のマッピング法を示すスクリーンショットである。
【図１６】図１６は、データベースPSSH、HSSPalign及びHSSPchainの形成に関与するプロセスを概略的に表わす図である。
【図１７】図１７は、本発明による３次元蛋白質ビューアの実施例を示すスクリーンショットである。
【図１８】図１８は、本発明による３次元蛋白質ビューアの実施例を示すスクリーンショットである。
【図１９】図１９は、本発明による３次元蛋白質ビューアの実施例を示すスクリーンショットである。
【図２０】図２０は、本発明による３次元蛋白質ビューアの実施例を示すスクリーンショットである。
【図２１】図２１は、本発明によるリーフ・レベル選択を示す図である。
【図２２】図２２は、本発明によるリーフ・レベル選択を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明によるリーフ・レベル選択を示す図である。
【図２４】図２４は、本発明による範囲選択を示す図である。
【図２５】図２５は、本発明による範囲選択を示す図である。
【図２６】図２６は、本発明による範囲選択を示す図である。
【図２７】図２７は、本発明による階層選択を示す図である。
【図２８】図２８は、本発明による階層選択を示す図である。
【図２９】図２９は、本発明による階層選択を示す図である。
【図３０】図３０は、ズーム機能を示す図である。
【図３１】図３１は、ズーム機能を示す図である。
【図３２】図３２は、ズーム機能を示す図である。
【図３３】図３３は、ズーム機能を示す図である。
【図３４】図３４は、ズーム機能を示す図である。
【図３５】図３５は、最小距離機能を示す図である。
【図３６】図３６は、本発明による種々の提示スタイルを示す図である。
【図３７】図３７は、本発明による種々の提示スタイルを示す図である。
【図３８】図３８は、本発明による種々の提示スタイルを示す図である。
【図３９】図３９は、本発明による複数範囲選択を示す図である。
【図４０】図４０は、本発明による複数範囲選択を示す図である。
【図４１】図４１は、本発明による複数範囲選択を示す図である。
【図４２】図４２は、本発明による３次元提示におけるラベル付けを示す図である。
【図５】
2005507096.tif 000006
【図８】
2005507096.tif 000007
【図９】
2005507096.tif 000008
【図１１】
2005507096.tif 000009
【図１１Ｂ】
2005507096.tif 000010
【図１１Ｃ】
2005507096.tif 000011
【図１６】
2005507096.tif 000012
【国際公開パンフレット】
2005507096.tif 000013
2005507096.tif 000014
2005507096.tif 000015
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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