(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを用いた、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出における、前記標的分子と前記薬候補分子との間の距離拘束ポテンシャルの付加に用いるアンカー点を決定するアンカー点の決定方法であって、
前記薬候補分子の重心を前記薬候補分子のアンカー点とし、
前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて、前記標的分子のアンカー点を決定することを特徴とするアンカー点の決定方法。
【請求項２】
前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい複数の原子の重心を、前記標的分子のアンカー点とする請求項１に記載のアンカー点の決定方法。
【請求項３】
前記原子が、前記標的分子の主鎖の原子である請求項１から２のいずれかに記載のアンカー点の決定方法。
【請求項４】
前記結合自由エネルギーの算出が、アルケミカル経路計算法により行われる請求項１から３のいずれかに記載のアンカー点の決定方法。
【請求項５】
コンピュータを用いた、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出方法であって、
前記標的分子と前記薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する工程を含み、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点が、前記薬候補分子の重心であり、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点が、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される、
ことを特徴とする結合自由エネルギーの算出方法。
【請求項６】
前記標的分子のアンカー点が、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい複数の原子の重心である請求項５に記載の結合自由エネルギーの算出方法。
【請求項７】
前記原子が、前記標的分子の主鎖の原子である請求項５から６のいずれかに記載の結合自由エネルギーの算出方法。
【請求項８】
アルケミカル経路計算法により行われる請求項５から７のいずれかに記載の結合自由エネルギーの算出方法。
【請求項９】
コンピュータに、標的分子と薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する工程を実行させることを含み、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点が、前記薬候補分子の重心であり、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点が、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される、
ことを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出装置であって、
前記標的分子と前記薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する付加部を有し、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点が、前記薬候補分子の重心であり、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点が、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される、
ことを特徴とする結合自由エネルギーの算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、標的分子及び薬候補分子のアンカー点の決定方法、及び前記アンカー点の決定方法により決定されたアンカー点を用いた、前記標的分子と前記薬候補分子との結合自由エネルギーの算出方法、及び算出装置、並びに前記算出方法を実行するプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薬候補分子を実験的に探索するのに要する膨大な費用と労力を削減するため、各種のコンピュータによるシミュレーションが行われている。薬候補分子の探索とは、標的疾患（ターゲットとする疾患）に関与する標的分子に対して強く相互作用する化合物（リガンド）を薬候補として探索することである。そこで、コンピュータによる標的分子立体構造に基づく化合物のスクリーニングが活発に行われている。
【０００３】
特に利用されている方法として、構造ベース薬剤設計方法（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｓｉｇｎ，ＳＢＤＤ）が挙げられる（例えば、非特許文献１参照）。この方法は、標的分子や受容体の立体構造情報に基づいた分子設計法である。
【０００４】
コンピュータを用いて、標的分子と結合する薬候補分子を設計する場合、効率的に分子設計へのフィードバックを行うためには、標的分子に対する薬候補分子の結合活性（結合自由エネルギー）を定量予測することが重要である。定量的結合活性予測においては、実験値と直接比較するために標準状態との関係を維持しながら計算する必要がある。
そのため、従来では、標的分子と薬候補分子との間の距離を拘束するためのポテンシャルを導入し、分子のとりうる構造空間を制限することが行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｔｈｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｏｆ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｓｉｇｎ”，  Ａ．Ｃ．  Ａｎｄｅｒｓｏｎ，  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ＆  Ｂｉｏｌｏｇｙ，  １０，  ７８７  （２００３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来では、距離を拘束する空間の座標に関しての任意性が大きく、原子間距離の頻度分布が正規分布から大きくずれてしまい、その結果、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの計算精度が低下してしまうことがあった。
本件は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本件は、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの計算精度を向上できる、アンカー点の決定方法、結合自由エネルギーの算出方法、及び算出装置、並びに前記算出方法を実行するプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
開示のアンカー点の決定方法は、コンピュータを用いた、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出における、前記標的分子と前記薬候補分子との間の距離拘束ポテンシャルの付加に用いるアンカー点を決定するアンカー点の決定方法であって、
前記薬候補分子の重心を前記薬候補分子のアンカー点とし、
前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて、前記標的分子のアンカー点を決定する。
【０００８】
開示の結合自由エネルギーの算出方法は、コンピュータを用いた、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出方法であって、
前記標的分子と前記薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する工程を含み、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点が、前記薬候補分子の重心であり、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点が、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される。
【０００９】
開示のプログラムは、
コンピュータに、標的分子と薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する工程を実行させることを含み、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点が、前記薬候補分子の重心であり、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点が、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される。
【００１０】
開示の結合自由エネルギーの算出装置は、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出装置であって、
前記標的分子と前記薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する付加部を有し、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点が、前記薬候補分子の重心であり、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点が、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される。
【発明の効果】
【００１１】
開示のアンカー点の決定方法によれば、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの計算精度を向上できる。
開示の結合自由エネルギーの算出方法によれば、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの計算精度を向上できる。
開示のプログラムによれば、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの計算精度を向上できる。
開示の結合自由エネルギーの算出装置によれば、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの計算精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、アルケミカル経路計算法の一例の概念図である。
【図２】図２は、開示のアンカー点の決定方法の一例のフローチャートである。
【図３】図３は、開示のアンカー点の決定方法の他の一例のフローチャートである。
【図４】図４は、開示の結合自由エネルギーの算出装置のハードウエア構成例である。
【図５】図５は、実施例１の頻度分布図である。
【図６】図６は、比較例１の頻度分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（アンカー点の決定方法）
開示のアンカー点の決定方法は、標的分子と薬候補分子との間の距離拘束ポテンシャルの付加に用いるアンカー点を決定する方法である。
前記距離拘束ポテンシャルの付加は、コンピュータを用いた、前記標的分子と前記薬候補分子との結合自由エネルギーの算出における距離拘束ポテンシャルの付加である。
【００１４】
開示の技術の発明者は、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出における距離拘束ポテンシャルの付加に用いるアンカー点を、任意に決定すると、アンカー点間の距離の頻度分布が正規分布から大きくずれてしまうことを知見した。アンカー点間の距離の頻度分布が正規分布から大きくずれてしまうと、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの計算精度が低下してしまう。
【００１５】
そこで、前記発明者は、距離拘束ポテンシャルの付加に用いるアンカー点に関して、前記薬候補分子の重心を前記薬候補分子のアンカー点とし、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて、前記標的分子のアンカー点を決定した。そうすることにより、適切な距離拘束ポテンシャルの付加が可能になり、アンカー点間の距離の頻度分布が正規分布からずれることを防ぎ、結果、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの計算精度が向上した。
【００１６】
前記アンカー点の決定方法においては、前記薬候補分子の重心を前記薬候補分子のアンカー点とするのはコンピュータである。
前記アンカー点の決定方法においては、コンピュータが、前記標的分子のアンカー点を決定する。
【００１７】
前記標的分子と、前記薬候補分子との結合自由エネルギーは、通常、溶媒中の前記標的分子と、前記薬候補分子との結合自由エネルギーである。前記溶媒は、通常、水である。
【００１８】
前記標的分子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、タンパク質、ＲＮＡ（リボ核酸、ｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ）、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸、ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ）などが挙げられる。
【００１９】
前記結合自由エネルギーの算出は、前記距離拘束ポテンシャルを用いる方法であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルケミカル経路計算法により行われることが好ましい。前記アルケミカル経路計算法とは、アルケミカル自由エネルギー計算（ａｌｃｈｅｍｉｃａｌ  ｆｒｅｅ  ｅｎｅｒｇｙ  ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ）、アルケミカル変換（ａｌｃｈｅｍｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）などとも呼ばれ、仮想的な（アルケミカル）経路に沿った熱力学サイクルを用いた、結合自由エネルギーの算出方法である。
前記アルケミカル経路計算法は、例えば、Ａｄｖ  Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｃｈｅｍ  Ｓｔｒｕｃｔ  Ｂｉｏｌ．  ２０１１  ；  ８５：  ２７−８０．に紹介されている。
前記アルケミカル経路計算法としては、例えば、図１及び以下の式により求められる計算法が挙げられる。
【数１】
0006488728.tif 000002
図１において、三日月状の物体が、標的分子（Ｐ）であり、円形の物体が、薬候補分子（Ｌ）である。上記式、及び図１において、Ｃは、静電相互作用を表し、ＬＪは、ファンデルワールス相互作用を表し、Ｓｏｌｖは、溶媒を表し、Ｃｐｌｘは、標的分子（Ｐ）と薬候補分子（Ｌ）との複合体を表し、Ｒは、バネ拘束ポテンシャルを表す。
上記式における右辺の第１、２、４、５、６項は、例えば、Ｂｅｎｎｅｔｔ  Ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ（ＢＡＲ）法により評価することができる。
【００２０】
前記結合自由エネルギーの算出は、コンピュータを用いて行われる。前記結合自由エネルギーの算出に使用される前記コンピュータは、１つであってもよいし、複数であってもよい。例えば、複数のコンピュータに前記結合自由エネルギーの算出を分散させて実行させてもよい。
【００２１】
前記距離拘束ポテンシャルとしては、前記標的分子と、前記薬候補分子との間の距離を拘束するポテンシャルであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、バネによる拘束ポテンシャルなどが挙げられる。拘束力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２２】
前記距離拘束ポテンシャルは、前記標的分子のアンカー点と、前記薬候補分子のアンカー点とを用いて、前記標的分子と前記薬候補分子との間に付加される。
【００２３】
前記標的分子と前記薬候補分子との距離拘束は、結合活性に最も寄与の大きな分子の並進運動の自由度を正しく考慮するために行われる。
そのため、前記アンカー点の決定方法においては、前記薬候補分子の重心を前記薬候補分子のアンカー点とすることが合理的である。前記薬候補分子の重心は、例えば、以下の式で求めることができる。
【数２】
0006488728.tif 000003
ここで、前記式中、ｍは、質量を表し、ｘは、薬候補分子を構成する原子の座標を表す。
【００２４】
水素原子は軽いため、求められる重心の位置への影響が小さい。そのため、前記薬候補分子の重心は、前記薬候補分子を構成する水素原子を除いて求められることが、計算時間を短縮できる点で好ましい。
【００２５】
前記標的分子のアンカー点は、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて、決定される。
前記原子は、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある原子である。
前記原子の前記薬候補分子のアンカー点からの距離が、５Å未満でも、１５Å超でも、アンカー点間の距離の頻度分布が正規分布から大きくずれてしまうことがあり、安定した計算精度を得ることができない。
【００２６】
前記原子は、揺らぎの小さい原子である。
前記揺らぎの小さい原子は、例えば、前記標的分子中の原子について、ＲＭＳＦ（ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ；根平均二乗揺らぎ）を求め、求めた各原子のＲＭＳＦを対比して、ＲＭＳＦの小さい原子から選択される。
例えば、前記標的分子中の、水素原子を除く全原子について、ＲＭＳＦ（ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ；根平均二乗揺らぎ）を求め、ＲＭＳＦを求めた全原子におけるＲＭＳＦの算術平均値よりも小さいＲＭＳＦを有する原子を、揺らぎの小さい原子として選択する。
前記揺らぎの小さい原子における前記ＲＭＳＦとしては、１．０Å以下が好ましい。
【００２７】
前記揺らぎの小さい原子としては、例えば、前記標的分子の主鎖の原子などが挙げられる。前記主鎖とは、前記標的分子中で最も長い鎖を意味する。前記主鎖の原子は、側鎖の原子に比べて揺らぎが小さい。
【００２８】
前記標的分子のアンカー点は、前記標的分子中の揺らぎの小さい複数の原子の重心であってもよい。なお、前記複数の原子は、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある原子である。例えば、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内に、前記標的分子の主鎖の原子が存在しない場合、前記主鎖の原子よりも揺らぎが大きいが、前記標的分子中の原子の中では比較的揺らぎが小さい側鎖の原子を複数用いて、その重心を、前記標的分子のアンカー点としてもよい。
前記複数の原子における原子の数としては、例えば、２つなどが挙げられる。
前記複数の原子の重心の計算方法としては、例えば、前記薬候補分子の重心の計算方法と同様の方法が挙げられる。
【００２９】
ここで、前記アンカー点の決定方法の一例を説明する。
図２は、前記アンカー点の決定方法の一例のフローチャートである。この方法は、標的分子の主鎖を構成する１つの原子の座標を、前記標的分子のアンカー点とする方法である。この例では、標的分子としてタンパク質を用いている。
まず、標的分子と薬候補分子との複合体を作成する。前記複合体は、例えば、分子動力学シミュレーションにより作成できる。前記分子動力学シミュレーションは、分子動力学計算プログラムを用いて行うことができる。前記分子動力学計算プログラムとしては、例えば、ＡＭＢＥＲ、ＣＨＡＲＭｍ、ＧＲＯＭＡＣＳ、ＧＲＯＭＯＳ、ＮＡＭＤ、ｍｙＰｒｅｓｔｏなどが挙げられる。
続いて、薬候補分子のアンカー点（ＡＬ）を決定する。前記アンカー点（ＡＬ）は、前記薬候補分子の重心である。
続いて、前記アンカー点（ＡＬ）を中心として、半径Ｒ＝（５＋α）Å（α＞０）の球（ＳＲ）を描く。例えば、ここでは、αを１とする。
続いて、半径Ｒ＝５Åの球（Ｓ５）外、かつ前記球（ＳＲ）内に前記標的分子の主鎖原子（Ｂｐ）があるかどうか（ＹＥＳ  ｏｒ  ＮＯ）を確認する。
ＮＯの場合、αを大きくし（例えば、２とし）、再度、前記アンカー点（ＡＬ）を中心として、半径Ｒ＝（５＋α）Å（α＞０）の球（ＳＲ）を描く。そして、半径Ｒ＝５Åの球（Ｓ５）外、かつ前記球（ＳＲ）内に前記標的分子の主鎖原子（Ｂｐ）があるかどうか（ＹＥＳ  ｏｒ  ＮＯ）を、再度確認する。
ＹＥＳの場合、半径Ｒが１５Å以下かどうか（ＹＥＳ  ｏｒ  ＮＯ）を確認する。
ＮＯの場合、適当な標的分子のアンカー点がないため、他の複合体の作成を行う。
ＹＥＳの場合、Ｂｐの座標を標的分子のアンカー点とし、終了する。
【００３０】
次に、前記アンカー点の決定方法の他の一例を説明する。
図３は、前記アンカー点の決定方法の他の一例のフローチャートである。この方法は、標的分子を構成する２つの原子の重心を、前記標的分子のアンカー点とする方法である。この方法は、例えば、図１の方法では、標的分子のアンカー点が見つかりにくい場合に、用いる。この例では、標的分子としてタンパク質を用いている。
まず、標的分子と薬候補分子との複合体を作成する。
続いて、薬候補分子のアンカー点（ＡＬ）を決定する。前記アンカー点（ＡＬ）は、前記薬候補分子の重心である。
続いて、前記アンカー点（ＡＬ）を中心として、半径Ｒ１＝（５＋α）Å（α＞０）の球（ＳＲ１）を描く。例えば、ここでは、αを１とする。
続いて、半径Ｒ１＝５Åの球（Ｓ５）外、かつ前記球（ＳＲ１）内に前記標的分子の原子（揺らぎが小さい原子：Ｂｐ１）があるかどうか（ＹＥＳ  ｏｒ  ＮＯ）を確認する。
ＮＯの場合、αを大きくし（例えば、２とし）、再度、前記アンカー点（ＡＬ）を中心として、半径Ｒ１＝（５＋α）Å（α＞０）の球（ＳＲ１）を描く。そして、半径Ｒ１＝５Åの球（Ｓ５）外、かつ前記球（ＳＲ１）内に前記標的分子の原子（揺らぎが小さい原子：Ｂｐ１）があるかどうか（ＹＥＳ  ｏｒ  ＮＯ）を、再度確認する。
ＹＥＳの場合、半径Ｒ１が１５Å以下かどうか（ＹＥＳ  ｏｒ  ＮＯ）を確認する。
ＮＯの場合、標的分子のアンカー点を決定するための適当な原子（揺らぎが小さい原子）がないため、他の複合体の作成を行う。
ＹＥＳの場合、前記アンカー点（ＡＬ）を中心として、半径Ｒ２＝（５＋β）Å（β＞０）の球（ＳＲ２）を描く。例えば、ここでは、βを１とする。
続いて、半径Ｒ２＝５Åの球（Ｓ５）外、かつ前記球（ＳＲ２）内に前記標的分子の原子（揺らぎが小さい原子：Ｂｐ２）（ただし、前記Ｂｐ１とは異なる）があるかどうか（ＹＥＳ  ｏｒ  ＮＯ）を確認する。
ＮＯの場合、βを大きくし（例えば、２とし）、再度、前記アンカー点（ＡＬ）を中心として、半径Ｒ２＝（５＋β）Å（β＞０）の球（ＳＲ２）を描く。そして、半径Ｒ２＝５Åの球（Ｓ５）外、かつ前記球（ＳＲ２）内に前記標的分子の原子（揺らぎが小さい原子：Ｂｐ２）があるかどうか（ＹＥＳ  ｏｒ  ＮＯ）を、再度確認する。
ＹＥＳの場合、半径Ｒ２が１５Å以下かどうか（ＹＥＳ  ｏｒ  ＮＯ）を確認する。
ＮＯの場合、標的分子のアンカー点を決定するための適当な２つ目の原子（揺らぎが小さい原子）がないため、他の複合体の作成を行う。
ＹＥＳの場合、Ｂｐ１及びＢｐ２の重心を、標的分子のアンカー点とし、終了する。
【００３１】
前記アンカー点の決定方法は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク、各種周辺機器等を備えた通常のコンピュータシステム（例えば、各種ネットワークサーバ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ等）を用いることによって実現することができる。
【００３２】
（結合自由エネルギーの算出方法）
開示の結合自由エネルギーの算出方法は、コンピュータを用いた、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出方法である。
前記結合自由エネルギーの算出方法は、前記標的分子と前記薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する工程を少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点は、前記薬候補分子の重心である。
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点は、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される。
【００３３】
前記結合自由エネルギーの算出方法における、前記標的分子と前記薬候補分子との間への距離拘束ポテンシャルの付加の方法としては、例えば、前記アンカー点の決定方法において説明した方法などが挙げられる。
【００３４】
前記結合自由エネルギーの算出方法は、例えば、分子軌道法、分子動力学法などを用いて実行することができる。
【００３５】
前記分子軌道法による分子軌道計算としては、例えば、非経験的分子軌道計算（ａｂ  ｉｎｉｔｉｏ分子軌道計算）、半経験的分子軌道計算などが挙げられる。
前記非経験的分子軌道計算の方法論としては、例えば、ハートリー−フォック法、電子相関法などが挙げられる。
前記半経験的分子軌道計算の方法論としては、例えば、ＣＮＤＯ、ＩＮＤＯ、ＡＭ１、ＰＭ３などが挙げられる。
前記非経験的分子軌道計算のプログラムとしては、例えば、Ｇａｕｓｓｉａｎ０３、ＧＡＭＥＳＳ、ＡＢＩＮＩＴ−ＭＰ、Ｐｒｏｔｅｉｎ  ＤＦなどが挙げられる。
前記半経験的分子軌道計算のプログラムとしては、例えば、ＭＯＰＡＣなどが挙げられる。
【００３６】
前記分子動力学法に用いるプログラムとしては、例えば、ｇｒｏｍａｃｓ（グローマックス、Ｇｒｏｎｉｎｇｅｎ  Ｍａｃｈｉｎｅ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ）、ａｍｂｅｒ（Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｍｏｄｅｌ  Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ）、ｃｈａｒｍｍ、ｔｉｎｋｅｒ、ｌａｍｍｐｓなどが挙げられる。
【００３７】
前記結合自由エネルギーの算出方法は、後述する結合自由エネルギーの算出装置を用いて行うことができる。
【００３８】
（プログラム）
開示のプログラムは、コンピュータに、標的分子と薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する工程を実行させることを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点は、前記薬候補分子の重心である。
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点は、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される。
【００３９】
前記プログラムにおける、前記標的分子と前記薬候補分子との間への距離拘束ポテンシャルの付加の方法としては、例えば、前記アンカー点の決定方法において説明した方法などが挙げられる。
【００４０】
前記プログラムは、使用するコンピュータシステムの構成及びオペレーティングシステムの種類・バージョンなどに応じて、公知の各種のプログラム言語を用いて作成することができる。
【００４１】
前記プログラムは、内蔵ハードディスク、外付けハードディスクなどの記憶媒体に記録しておいてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＭＯディスク（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｋ）、ＵＳＢメモリ〔ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）  ｆｌａｓｈ  ｄｒｉｖｅ〕などの記憶媒体に記録しておいてもよい。前記プログラムをＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＵＳＢメモリなどの記憶媒体に記録する場合には、必要に応じて随時、コンピュータシステムが有する記憶媒体読取装置を通じて、これを直接、又はハードディスクにインストールして使用することができる。また、コンピュータシステムから情報通信ネットワークを通じてアクセス可能な外部記憶領域（他のコンピュータ等）に前記プログラムを記録しておき、必要に応じて随時、前記外部記憶領域から情報通信ネットワークを通じてこれを直接、又はハードディスクにインストールして使用することもできる。
【００４２】
（コンピュータが読み取り可能な記録媒体）
開示のコンピュータが読み取り可能な記録媒体は、開示の前記プログラムを記録してなる。
前記コンピュータが読み取り可能な記録媒体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、内蔵ハードディスク、外付けハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＵＳＢメモリなどが挙げられる。
【００４３】
（結合自由エネルギーの算出装置）
開示の結合自由エネルギーの算出装置は、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出装置である。
前記結合自由エネルギーの算出装置は、前記標的分子と前記薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する付加部を少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部を有する。
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点は、前記薬候補分子の重心である。
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点は、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される。
【００４４】
前記結合自由エネルギーの算出装置における、前記標的分子と前記薬候補分子との間への距離拘束ポテンシャルの付加の方法としては、例えば、前記アンカー点の決定方法において説明した方法などが挙げられる。
【００４５】
図４に、開示の結合自由エネルギーの算出装置のハードウエア構成例を示す。
結合自由エネルギーの算出装置１０は、例えば、ＣＰＵ１１、メモリ１２、記憶部１３、表示部１４、入力部１５、出力部１６、Ｉ／Ｏインターフェース部１７等がシステムバス１８を介して接続されて構成される。
【００４６】
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１は、演算（四則演算、比較演算等）、ハードウエア及びソフトウエアの動作制御などを行う。
【００４７】
メモリ１２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリである。前記ＲＡＭは、前記ＲＯＭ及び記憶部１３から読み出されたＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）及びアプリケーションプログラムなどを記憶し、ＣＰＵ１１の主メモリ及びワークエリアとして機能する。
【００４８】
記憶部１３は、各種プログラム及びデータを記憶する装置であり、例えば、ハードディスクである。記憶部１３には、ＣＰＵ１１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳなどが格納される。
前記プログラムは、記憶部１３に格納され、メモリ１２のＲＡＭ（主メモリ）にロードされ、ＣＰＵ１１により実行される。
【００４９】
表示部１４は、表示装置であり、例えば、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置である。
入力部１５は、各種データの入力装置であり、例えば、キーボード、ポインティングデバイス（例えば、マウス等）などである。
出力部１６は、各種データの出力装置であり、例えば、プリンタである。
Ｉ／Ｏインターフェース部１７は、各種の外部装置を接続するためのインターフェースである。例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＵＳＢメモリなどのデータの入出力を可能にする。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を挙げて開示の技術を説明するが、開示の技術は、この実施例に何ら制限されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
標的分子としてＲＮＡを用いた。薬候補分子としてテオフィリン分子を用いた。これらの複合体構造は、プロテインデータバンク（ＰＤＢ）に蓄積されている１Ｏ１５を用いた。ＲＮＡの力場はＡＭＢＥＲ９９／ｐａｒｍｂｓｃ０を用いた。また、テオフィリン分子は、６−３１Ｇ＊基底を用いて真空中で構造最適化し、点電荷にＲＥＳＰ、力場にｇｅｎｅｒａｌ  ａｍｂｅｒ  ｆｏｒｃｅ  ｆｉｅｌｄ  （ＧＡＦＦ）を用いた。
【００５２】
テオフィリン分子及びＲＮＡのアンカー点の決定は、図２のフローチャートに示すフローに従って行った。即ち、テオフィリン分子の重心を、テオフィリン分子のアンカー点とした。そして、ＲＮＡのアンカー点は、Ｕ２３  Ｃ１’の原子の座標に決定された。係る原子のＲＭＳＦは、０．５Åである。テオフィリン分子のアンカー点と、ＲＮＡのアンカー点との距離は、７．５Åであった。
【００５３】
ＲＮＡとテオフィリン分子との複合体において、ＲＮＡと、テオフィリン分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加せずに、アンカー点間の距離の頻度分布を求めた。頻度分布は、２ｎｓの分子動力学シミュレーションから求めた。結果を、図５に示した。頻度分布は、ほぼ正規分布となっていた。
頻度分布がほぼ正規分布であることから、選択されたアンカー点が適切であり、これらのアンカー点を用いて、ＲＮＡとテオフィリンとの間に距離拘束ポテンシャルを付加して、ＲＮＡとテオフィリン分子との結合自由エネルギーを算出する場合、精度の高い算出結果が得られる。
【００５４】
（比較例１）
実施例１と同様にして、アンカー点を決定した。ただし、テオフィリン分子のアンカー点と、ＲＮＡのアンカー点との距離は、４．２Åとした。
【００５５】
即ち、標的分子としてＲＮＡを用いた。薬候補分子としてテオフィリン分子を用いた。これらの複合体構造は、プロテインデータバンク（ＰＤＢ）に蓄積されている１Ｏ１５を用いた。ＲＮＡの力場はＡＭＢＥＲ９９／ｐａｒｍｂｓｃ０を用いた。また、テオフィリン分子は、６−３１Ｇ＊基底を用いて真空中で構造最適化し、点電荷にＲＥＳＰ、力場にｇｅｎｅｒａｌ  ａｍｂｅｒ  ｆｏｒｃｅ  ｆｉｅｌｄ  （ＧＡＦＦ）を用いた。
【００５６】
そして、テオフィリン分子の重心を、テオフィリン分子のアンカー点とした。ＲＮＡのアンカー点は、Ａ７Ｃ４’の原子の座標に決定された。係る原子のＲＭＳＦは、０．５Åである。テオフィリン分子のアンカー点と、ＲＮＡのアンカー点との距離は、４．２Åであった。
【００５７】
ＲＮＡとテオフィリン分子との複合体において、ＲＮＡと、テオフィリン分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加せずに、アンカー点間の距離の頻度分布を求めた。頻度分布は、２ｎｓの分子動力学シミュレーションから求めた。結果を、図６に示した。頻度分布は、正規分布から大きくずれていた。
頻度分布が正規分布から大きくずれていることから、選択されたアンカー点が適切ではなく、これらのアンカー点を用いて、ＲＮＡとテオフィリンとの間に距離拘束ポテンシャルを付加して、ＲＮＡとテオフィリン分子との結合自由エネルギーを算出する場合、精度の低い算出結果が得られる。
なお、テオフィリン分子のアンカー点と、ＲＮＡのアンカー点との距離が、１５Åを超える場合も、同様の結果となる。
【００５８】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
コンピュータを用いた、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出における、前記標的分子と前記薬候補分子との間の距離拘束ポテンシャルの付加に用いるアンカー点を決定するアンカー点の決定方法であって、
前記薬候補分子の重心を前記薬候補分子のアンカー点とし、
前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて、前記標的分子のアンカー点を決定することを特徴とするアンカー点の決定方法。
（付記２）
前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい複数の原子の重心を、前記標的分子のアンカー点とする付記１に記載のアンカー点の決定方法。
（付記３）
前記原子が、前記標的分子の主鎖の原子である付記１から２のいずれかに記載のアンカー点の決定方法。
（付記４）
前記結合自由エネルギーの算出が、アルケミカル経路計算法により行われる付記１から３のいずれかに記載のアンカー点の決定方法。
（付記５）
コンピュータを用いた、標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出方法であって、
前記標的分子と前記薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する工程を含み、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点が、前記薬候補分子の重心であり、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点が、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される、
ことを特徴とする結合自由エネルギーの算出方法。
（付記６）
前記標的分子のアンカー点が、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい複数の原子の重心である付記５に記載の結合自由エネルギーの算出方法。
（付記７）
前記原子が、前記標的分子の主鎖の原子である付記５から６のいずれかに記載の結合自由エネルギーの算出方法。
（付記８）
アルケミカル経路計算法により行われる付記５から７のいずれかに記載の結合自由エネルギーの算出方法。
（付記９）
コンピュータに、
標的分子と薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する工程を実行させることを含み、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点が、前記薬候補分子の重心であり、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点が、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される、
ことを特徴とするプログラム。
（付記１０）
前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい複数の原子の重心を、前記標的分子のアンカー点とする付記９に記載のプログラム。
（付記１１）
前記原子が、前記標的分子の主鎖の原子である付記９から１０のいずれかに記載のプログラム。
（付記１２）
標的分子と薬候補分子との結合自由エネルギーの算出装置であって、
前記標的分子と前記薬候補分子との間に距離拘束ポテンシャルを付加する付加部を有し、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記薬候補分子のアンカー点が、前記薬候補分子の重心であり、
前記距離拘束ポテンシャルの付加に用いる前記標的分子のアンカー点が、前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい原子を用いて決定される、
ことを特徴とする結合自由エネルギーの算出装置。
（付記１３）
前記薬候補分子のアンカー点から５Å〜１５Åの範囲内にある、前記標的分子中の揺らぎの小さい複数の原子の重心を、前記標的分子のアンカー点とする付記１２に記載の結合自由エネルギーの算出装置。
（付記１４）
前記原子が、前記標的分子の主鎖の原子である付記１２から１３のいずれかに記載の結合自由エネルギーの算出装置。
【符号の説明】
【００５９】
１０    結合自由エネルギーの算出装置
１１    ＣＰＵ
１２    メモリ
１３    記憶部
１４    表示部
１５    入力部
１６    出力部
１７    Ｉ／Ｏインターフェース部
１８    システムバス
【図１】
0006488728.tif 000004
【図２】
0006488728.tif 000005
【図３】
0006488728.tif 000006
【図４】
0006488728.tif 000007
【図５】
0006488728.tif 000008
【図６】
0006488728.tif 000009