(57)【要約】低分子のような結合物質であっても適切な結合部位を同定することができる結合部位同定装置、結合部位同定方法および結合部位同定プログラムを提供することを課題とする。本実施形態では、標的物質の立体構造と、注目物質について結合に関与すると見做されるものの数に関する実験結果とに基づいて、標的物質の表面を含む探索空間から、注目物質の数について実験結果と一致すると見做される箇所を探索し、探索された当該箇所に基づいて結合部位を同定する。
2014104401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的物質における結合物質の結合部位を同定する、制御部を備えた結合部位同定装置であって、
前記制御部は、
前記標的物質の立体構造と、注目物質について前記結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果とに基づいて、前記標的物質の表面を含む探索空間から、前記注目物質の数について前記取得結果と一致すると見做される箇所を探索し、探索された当該箇所に基づいて前記結合部位を同定する同定手段を備えること
を特徴とする結合部位同定装置。
【請求項２】
前記探索空間の大きさは、前記結合物質の大きさに基づいて設定されたものであること
を特徴とする請求項１に記載の結合部位同定装置。
【請求項３】
前記結合物質の大きさは、前記結合物質の体積であること
を特徴とする請求項２に記載の結合部位同定装置。
【請求項４】
前記探索空間の大きさは、前記結合物質を包含する最小の球の半径に基づいて設定されたものであること
を特徴とする請求項２に記載の結合部位同定装置。
【請求項５】
前記探索空間の形状は、球、楕円体または多面体であること
を特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の結合部位同定装置。
【請求項６】
前記同定手段は、
前記立体構造に基づいて探索点を設定する探索点設定手段と、
前記探索点設定手段で設定された前記探索点を基準とする前記探索空間を設定する探索空間設定手段と、
前記立体構造に基づいて、前記探索空間設定手段で設定された前記探索空間に存在する前記注目物質の数を計算する物質数計算手段と、
前記物質数計算手段で得られた計算結果と前記取得結果との一致または不一致の度合いを評価する度合い評価手段と、
前記度合い評価手段で評価された前記度合いが所定の条件を満たす前記探索点を決定する探索点決定手段と、
前記探索点決定手段で決定された前記探索点に基づいて前記結合部位を同定する探索点基準同定手段と、
をさらに備えること
を特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の結合部位同定装置。
【請求項７】
前記度合い評価手段は、前記計算結果に含まれる前記注目物質の数と前記取得結果に含まれる前記注目物質の数との差の絶対値を前記度合いとして計算し、
前記所定の条件は、前記絶対値が所定値以下であるという条件であること
を特徴とする請求項６に記載の結合部位同定装置。
【請求項８】
前記取得結果に前記注目物質の数が複数パターン含まれている場合、前記度合い評価手段は、各々の前記パターンごとに前記絶対値を計算し、計算された前記絶対値の総和を前記度合いとして計算し、
前記所定の条件は、前記総和が所定値以下であるという条件であること
を特徴とする請求項７に記載の結合部位同定装置。
【請求項９】
前記探索点設定手段は、前記立体構造に基づいて、相互作用エネルギーの観点から、分子が結合する可能性のある点を検出し、検出された当該点を前記探索点として設定すること
を特徴とする請求項６から８のいずれか一つに記載の結合部位同定装置。
【請求項１０】
前記同定手段は、前記探索点決定手段で決定された前記探索点から、前記結合物質の大きさに基づいて、ノイズと見做されるものを削除するノイズ削除手段をさらに備え、
前記探索点基準同定手段は、前記ノイズ削除手段が実行された後に残った前記探索点に基づいて前記結合部位を同定すること
を特徴とする請求項６から９のいずれか一つに記載の結合部位同定装置。
【請求項１１】
前記取得結果に含まれる、前記注目物質について前記結合に関与すると見做されるものの数は、前記標的物質に含まれる前記注目物質の数と前記結合部位に存在する前記注目物質の数との比を考慮して定義された閾値に基づいて計算されたものであること
を特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載の結合部位同定装置。
【請求項１２】
前記標的物質はタンパク質であり、前記結合物質は当該タンパク質と結合するものであり、前記注目物質は１種類または複数種類のアミノ酸であること
を特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載の結合部位同定装置。
【請求項１３】
標的物質における結合物質の結合部位を同定する、制御部を備えた情報処理装置で実行される結合部位同定方法であって、
前記制御部で実行される、
前記標的物質の立体構造と、注目物質について前記結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果とに基づいて、前記標的物質の表面を含む探索空間から、前記注目物質の数について前記取得結果と一致すると見做される箇所を探索し、探索された当該箇所に基づいて前記結合部位を同定する同定ステップを含むこと
を特徴とする結合部位同定方法。
【請求項１４】
標的物質における結合物質の結合部位を同定する、制御部を備えた情報処理装置に実行させるための結合部位同定プログラムであって、
前記制御部に実行させるための、
前記標的物質の立体構造と、注目物質について前記結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果とに基づいて、前記標的物質の表面を含む探索空間から、前記注目物質の数について前記取得結果と一致すると見做される箇所を探索し、探索された当該箇所に基づいて前記結合部位を同定する同定ステップを含むこと
を特徴とする結合部位同定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結合部位同定装置、結合部位同定方法および結合部位同定プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、タンパク質にリガンドを結合させた際の当該タンパク質における当該リガンドの結合部位を同定する技術が開示されている。具体的には、非特許文献１には、タンパク質の立体構造と、予め設定された複数種類のアミノ酸残基について結合に関与すると見做されるものの数に関する実験結果とに基づいて、当該タンパク質の表面から、当該複数種類のアミノ酸残基の数について当該実験結果と一致する箇所を探索し、探索された当該箇所を結合部位として同定する技術が開示されている。【０００３】
なお、その他の先行技術文献として特許文献１が挙げられる。特許文献１の段落００７７には、結合ドメインの位置と配列を、既知のアミノ酸配列とＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）で同定されたアミノ酸を比較することで決定する、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１８５５０６号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｋｏｄａｍａ，Ｙ．ｅｔ  ａｌ．，“Ｒａｐｉｄ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｒｏｔｅｉｎ−ｐｒｏｔｅｉｎ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｃｏｍｐｌｅｘ  ｍｏｄｅｌ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｕｎａｓｓｉｇｎｅｄ  ｓｉｇｎａｌｓ  ｂｙ  ｕｓｉｎｇ  ｔｉｍｅ−ｓｈａｒｉｎｇ  ＮＭＲ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．”，Ｊ．Ｓｔｒｕｃｔ．Ｂｉｏｌ．，２０１１，１７４，ｐ．４３４−４４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、リガンドとして低分子を対象とする場合、当該低分子はタンパク質のポケットの途中にあるアミノ酸残基と結合することが多々ある。そのため、必ずしも、当該低分子と結合するアミノ酸残基同士が当該タンパク質の表面に沿った距離において近い位置にある、とは限らない。【０００７】
しかしながら、非特許文献１では、タンパク質の表面に沿って結合部位を探索する、つまりタンパク質の表面だけを探索範囲としているので、低分子を対象とする場合には適切な結合部位を同定することが困難である、という問題点があった。【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、低分子のような結合物質であっても適切な結合部位を同定することができる結合部位同定装置、結合部位同定方法および結合部位同定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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる結合部位同定装置は、標的物質における結合物質の結合部位を同定する、制御部を備えた結合部位同定装置であって、前記制御部は、前記標的物質の立体構造と、注目物質について前記結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果とに基づいて、前記標的物質の表面を含む探索空間から、前記注目物質の数について前記取得結果と一致すると見做される箇所を探索し、探索された当該箇所に基づいて前記結合部位を同定する同定手段を備えることを特徴とする。【００１０】
また、本発明にかかる結合部位同定装置は、前記の結合部位同定装置において、前記探索空間の大きさは、前記結合物質の大きさに基づいて設定されたものであることを特徴とする。【００１１】
また、本発明にかかる結合部位同定装置は、前記の結合部位同定装置において、前記結合物質の大きさは、前記結合物質の体積であることを特徴とする。【００１２】
また、本発明にかかる結合部位同定装置は、前記の結合部位同定装置において、前記探索空間の大きさは、前記結合物質を包含する最小の球の半径に基づいて設定されたものであることを特徴とする。【００１３】
また、本発明にかかる結合部位同定装置は、前記の結合部位同定装置において、前記探索空間の形状は、球、楕円体または多面体であることを特徴とする。【００１４】
また、本発明にかかる結合部位同定装置は、前記の結合部位同定装置において、前記同定手段は、前記立体構造に基づいて探索点を設定する探索点設定手段と、前記探索点設定手段で設定された前記探索点を基準とする前記探索空間を設定する探索空間設定手段と、前記立体構造に基づいて、前記探索空間設定手段で設定された前記探索空間に存在する前記注目物質の数を計算する物質数計算手段と、前記物質数計算手段で得られた計算結果と前記取得結果との一致または不一致の度合いを評価する度合い評価手段と、前記度合い評価手段で評価された前記度合いが所定の条件を満たす前記探索点を決定する探索点決定手段と、前記探索点決定手段で決定された前記探索点に基づいて前記結合部位を同定する探索点基準同定手段と、をさらに備えることを特徴とする。【００１５】
また、本発明にかかる結合部位同定装置は、前記の結合部位同定装置において、前記度合い評価手段は、前記計算結果に含まれる前記注目物質の数と前記取得結果に含まれる前記注目物質の数との差の絶対値を前記度合いとして計算し、前記所定の条件は、前記絶対値が所定値以下であるという条件であることを特徴とする。【００１６】
また、本発明にかかる結合部位同定装置は、前記の結合部位同定装置において、前記取得結果に前記注目物質の数が複数パターン含まれている場合、前記度合い評価手段は、各々の前記パターンごとに前記絶対値を計算し、計算された前記絶対値の総和を前記度合いとして計算し、前記所定の条件は、前記総和が所定値以下であるという条件であることを特徴とする。【００１７】
また、本発明にかかる結合部位同定装置は、前記の結合部位同定装置において、前記探索点設定手段は、前記立体構造に基づいて、相互作用エネルギーの観点から、分子が結合する可能性のある点を検出し、検出された当該点を前記探索点として設定することを特徴とする。【００１８】
また、本発明にかかる結合部位同定装置は、前記の結合部位同定装置において、前記同定手段は、前記探索点決定手段で決定された前記探索点から、前記結合物質の大きさに基づいて、ノイズと見做されるものを削除するノイズ削除手段をさらに備え、前記探索点基準同定手段は、前記ノイズ削除手段が実行された後に残った前記探索点に基づいて前記結合部位を同定することを特徴とする。【００１９】
また、本発明にかかる結合部位同定装置は、前記の結合部位同定装置において、前記取得結果に含まれる、前記注目物質について前記結合に関与すると見做されるものの数は、前記標的物質に含まれる前記注目物質の数と前記結合部位に存在する前記注目物質の数との比を考慮して定義された閾値に基づいて計算されたものであることを特徴とする。【００２０】
また、本発明にかかる結合部位同定装置は、前記の結合部位同定装置において、前記標的物質はタンパク質であり、前記結合物質は当該タンパク質と結合するものであり、前記注目物質は１種類または複数種類のアミノ酸であることを特徴とする。【００２１】
また、本発明にかかる結合部位同定方法は、標的物質における結合物質の結合部位を同定する、制御部を備えた情報処理装置で実行される結合部位同定方法であって、前記制御部で実行される、前記標的物質の立体構造と、注目物質について前記結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果とに基づいて、前記標的物質の表面を含む探索空間から、前記注目物質の数について前記取得結果と一致すると見做される箇所を探索し、探索された当該箇所に基づいて前記結合部位を同定する同定ステップを含むことを特徴とする。【００２２】
また、本発明にかかる結合部位同定プログラムは、標的物質における結合物質の結合部位を同定する、制御部を備えた情報処理装置に実行させるための結合部位同定プログラムであって、前記制御部に実行させるための、前記標的物質の立体構造と、注目物質について前記結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果とに基づいて、前記標的物質の表面を含む探索空間から、前記注目物質の数について前記取得結果と一致すると見做される箇所を探索し、探索された当該箇所に基づいて前記結合部位を同定する同定ステップを含むことを特徴とする。【００２３】
また、本発明にかかる記録媒体は、一時的でないコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、情報処理装置に前記の結合部位同定方法を実行させるためのプログラム化された命令（前記の結合部位同定プログラム）を含むこと、を特徴とする。【００２４】
また、本発明にかかる情報処理装置は、制御部を備えた情報処理装置（探索点設定装置）であって、前記制御部は、標的物質の立体構造に基づいて探索点を設定する探索点設定手段を備え、前記探索点設定手段で設定された探索点は、前記標的物質の表面を含む探索空間を設定するときに用いられるものであること、を特徴とする。【００２５】
また、本発明にかかる情報処理装置は、制御部を備えた情報処理装置（探索空間設定装置）であって、前記制御部は、予め設定された探索点を基準とする、標的物質の表面を含む探索空間を設定する探索空間設定手段を備え、前記探索空間設定手段で設定された探索空間は、前記標的物質の立体構造に基づいて当該探索空間に存在する注目物質の数を計算するときに用いられるものであり、前記予め設定された探索点は、前記立体構造に基づいて設定されたものであること、を特徴とする。【００２６】
また、本発明にかかる情報処理装置は、制御部を備えた情報処理装置（物質数計算装置）であって、前記制御部は、標的物質の立体構造に基づいて、予め設定された探索空間に存在する注目物質の数を計算する物質数計算手段を備え、前記物質数計算手段で得られた計算結果は、前記注目物質について前記標的物質と結合物質との結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果と当該計算結果との一致または不一致の度合いを評価するときに用いられるものであり、前記予め設定された探索空間は、前記立体構造に基づいて設定された探索点を基準として設定された、前記標的物質の表面を含むものであること、を特徴とする。【００２７】
また、本発明にかかる情報処理装置は、制御部を備えた情報処理装置（度合い評価装置）であって、前記制御部は、予め設定された計算結果と、注目物質について標的物質と結合物質との結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果との一致または不一致の度合いを評価する度合い評価手段を備え、前記度合い評価手段で評価された度合いは、前記標的物質の立体構造に基づいて設定された探索点から、当該度合いが所定の条件を満たす探索点を決定するときに用いられるものであり、前記予め設定された計算結果は、前記立体構造に基づいて設定された探索点を基準として設定された前記標的物質の表面を含む探索空間に存在する前記注目物質の数に関して前記立体構造に基づき計算されたものであること、を特徴とする。【００２８】
また、本発明にかかる情報処理装置は、制御部を備えた情報処理装置（探索点決定装置）であって、前記制御部は、予め設定された探索点から、予め設定された度合いが所定の条件を満たす探索点を決定する探索点決定手段を備え、前記探索点決定手段で決定された探索点は、当該探索点に基づいて標的物質における結合物質の結合部位を同定するときに用いられるものであり、前記予め設定された探索点は、前記標的物質の立体構造に基づいて設定されたものであり、前記予め設定された度合いは、前記予め設定された探索点を基準として設定された前記標的物質の表面を含む探索空間に存在する注目物質の数に関して前記立体構造に基づき計算された計算結果と、前記注目物質について前記標的物質と前記結合物質との結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果との一致または不一致の度合いに関して評価されたものであること、を特徴とする。【００２９】
また、本発明にかかる情報処理装置は、制御部を備えた情報処理装置（探索点基準同定装置）であって、前記制御部は、予め設定された探索点に基づいて、標的物質における結合物質の結合部位を同定する探索点基準同定手段を備え、前記予め設定された探索点は、前記標的物質の立体構造に基づいて設定された探索点を基準として設定された前記標的物質の表面を含む探索空間に存在する注目物質の数に関して前記立体構造に基づき計算された計算結果と、前記注目物質について前記標的物質と前記結合物質との結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果との一致または不一致の度合いが所定の条件を満たすと決定されたものであること、を特徴とする。【００３０】
また、本発明にかかる情報処理装置は、制御部を備えた情報処理装置（ノイズ削除装置）であって、前記制御部は、予め設定された探索点から、標的物質に結合する結合物質の大きさに基づいて、ノイズと見做されるものを削除するノイズ削除手段を備え、前記ノイズ削除手段が実行された後に残った前記探索点は、当該探索点に基づいて前記標的物質における前記結合物質の結合部位を同定するときに用いられるものであり、前記予め設定された探索点は、前記標的物質の立体構造に基づいて設定された探索点を基準として設定された前記標的物質の表面を含む探索空間に存在する注目物質の数に関して前記立体構造に基づき計算された計算結果と、前記注目物質について前記標的物質と前記結合物質との結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果との一致または不一致の度合いが所定の条件を満たすと決定されたものであること、を特徴とする。【００３１】
また、本発明にかかる結合部位同定システムは、標的物質の立体構造に基づいて探索点を設定する探索点設定手段と、前記探索点設定手段で設定された前記探索点を基準とする、前記標的物質の表面を含む探索空間を設定する探索空間設定手段と、前記立体構造に基づいて、前記探索空間設定手段で設定された前記探索空間に存在する注目物質の数を計算する物質数計算手段と、前記物質数計算手段で得られた計算結果と、前記注目物質について前記標的物質と結合物質との結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果との一致または不一致の度合いを評価する度合い評価手段と、前記度合い評価手段で評価された前記度合いが所定の条件を満たす前記探索点を決定する探索点決定手段と、前記探索点決定手段で決定された前記探索点に基づいて、前記標的物質における前記結合物質の結合部位を同定する探索点基準同定手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、標的物質の立体構造と、注目物質について結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果とに基づいて、標的物質の表面を含む探索空間から、注目物質の数について取得結果と一致すると見做される箇所を探索し、探索された当該箇所に基づいて結合部位を同定する。これにより、低分子のような結合物質であっても適切な結合部位を同定することができるという効果を奏する。【００３３】
本発明によれば、探索空間の大きさは、結合物質の大きさに基づいて設定されたものである。これにより、注目物質の数について取得結果と一致すると見做される箇所を効率よく探索することができるという効果を奏する。【００３４】
本発明によれば、結合物質の大きさは、結合物質の体積である。これにより、注目物質の数について取得結果と一致すると見做される箇所を効率よく探索することができるという効果を奏する。【００３５】
本発明によれば、探索空間の大きさは、結合物質を包含する最小の球の半径に基づいて設定されたものである。これにより、注目物質の数について取得結果と一致すると見做される箇所を効率よく探索することができるという効果を奏する。【００３６】
本発明によれば、探索空間の形状は、球、楕円体または多面体である。これにより、注目物質の数について取得結果と一致すると見做される箇所を効率よく探索することができるという効果を奏する。【００３７】
本発明によれば、立体構造に基づいて探索点を設定し、設定された探索点を基準とする探索空間を設定し、立体構造に基づいて、設定された探索空間に存在する注目物質の数を計算し、得られた計算結果と取得結果との一致または不一致の度合いを評価し、評価された度合いが所定の条件を満たす探索点を決定し、決定された探索点に基づいて結合部位を同定する。これにより、適切な結合部位を、より確実に同定することができるという効果を奏する。【００３８】
本発明によれば、計算結果に含まれる注目物質の数と取得結果に含まれる注目物質の数との差の絶対値を度合いとして計算し、所定の条件は、絶対値が所定値以下であるという条件である。これにより、注目物質の数について取得結果と一致すると見做される探索点を、より確実に決定することができるという効果を奏する。【００３９】
本発明によれば、取得結果に注目物質の数が複数パターン含まれている場合、各々のパターンごとに絶対値を計算し、計算された絶対値の総和を度合いとして計算し、所定の条件は、総和が所定値以下であるという条件である。これにより、取得結果が、注目物質の数について曖昧さまたは不確実さが考慮されたものであっても、注目物質の数について取得結果と一致すると見做される探索点を決定することができるという効果を奏する。【００４０】
本発明によれば、立体構造に基づいて、相互作用エネルギーの観点から、分子が結合する可能性のある点を検出し、検出された当該点を探索点として設定する。これにより、注目物質の数について取得結果と一致すると見做される可能性のある探索点を設定することができるという効果を奏する。また、相互作用エネルギーの観点から探索点をある程度絞ることで、本発明の計算で考慮するグリッドの数を減らし、計算時間を短くすることができるという効果を奏する。また、相互作用エネルギーの観点を取り入れることで、計算精度を上げることができるという効果を奏する。【００４１】
本発明によれば、決定された探索点から、結合物質の大きさに基づいて、ノイズと見做されるものを削除し、ノイズ削除が実行された後に残った探索点に基づいて結合部位を同定する。これにより、適切な結合部位を、より確実に同定することができるという効果を奏する。【００４２】
本発明によれば、取得結果に含まれる、注目物質について結合に関与すると見做されるものの数は、標的物質に含まれる注目物質の数と結合部位に存在する注目物質の数との比を考慮して定義された閾値に基づいて計算されたものである。これにより、より正確な取得結果に基づいて適切な結合部位を同定することができるという効果を奏する。【００４３】
本発明によれば、標的物質はタンパク質であり、結合物質は当該タンパク質と結合するものであり、注目物質は１種類または複数種類のアミノ酸である。これにより、アミノ酸に注目して、タンパク質における結合物質の適切な結合部位を同定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本実施形態の概要を示す図である。
【図２】図２は、結合部位同定装置１の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、結合部位同定装置１で行われるメイン処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、ＭＡＰＫ１４および阻害剤の立体構造の一例を示す図である。
【図５】図５は、阻害剤滴定実験の結果の一例を示す図である。
【図６】図６は、６種類のアミノ酸残基種に由来する各シグナルについての、規格化された化学シフト変化量の一例を示す図である。
【図７】図７は、加重平均値の分布の一例を示す図である。
【図８】図８は、探索点設定部１０ａ１の処理結果の一例を示す図である。
【図９】図９は、度合い評価部１０ａ４の処理結果の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、探索点決定部１０ａ５の処理結果の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、ノイズ削除部１０ａ６の処理結果の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、探索点基準同定部１０ａ７の処理結果の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、図１２に示されている結合部位の同定結果と、ＭＡＰＫ１４と阻害剤の複合体共結晶構造と、を重ね合わせたものの一例を示す図である。
【図１４】図１４は、ＭＡＰＫ１４と脂質の複合体構造の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、デカン酸滴定実験の結果の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、６種類のアミノ酸残基種に由来する各シグナルについての、規格化された化学シフト変化量の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、探索点決定部１０ａ５の処理結果の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、ノイズ削除部１０ａ６の処理結果および探索点基準同定部１０ａ７の処理結果の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、図１８に示す結合部位の同定結果と、ＭＡＰＫ１４とβ−ＯＧの複合体構造と、を重ね合わせたものの一例を示す図である。
【図２０】図２０は、デカン酸およびβ−ＯＧの滴定実験および変異実験の結果の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、結合部位同定装置１で用いられた、結合部位の同定結果が示されているａｐｏ構造と、Ｆａｃｔｏｒ  Ｘａと阻害剤の複合体共結晶構造と、が重ね合わされたものの一例を示す図である。
【図２２】図２２は、結合部位同定装置１で用いられた、結合部位の同定結果が示されているａｐｏ構造と、Ｇａｌｅｃｔｉｎ−９  Ｎ−ｄｏｍａｉｎとラクトースの複合体共結晶構造と、が重ね合わされたものの一例を示す図である。
【図２３】図２３は、結合部位同定装置１で用いられた、結合部位の同定結果が示されているａｐｏ構造と、Ａｎｇｉｏｔｅｎｓｉｎ  Ｉ  変換酵素  Ｎ−ｄｏｍａｉｎと阻害剤の複合体共結晶構造と、が重ね合わされたものの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、本発明にかかる結合部位同定装置、結合部位同定方法および結合部位同定プログラムの実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。特に、本実施形態では、標的物質をタンパク質とし、結合物質を当該タンパク質に特異的に結合するリガンドとし、注目物質をアミノ酸として説明する場合があるが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、標的物質を、核酸（ＤＮＡまたはＲＮＡ）または核酸−タンパク質複合体としてもよい。また、例えば、結合物質を、タンパク質、核酸、またはこれらの複合体としてもよい。また、例えば、注目物質を、核酸（標的物質がＤＮＡであればＡ、Ｔ、ＧまたはＣ、標的物質がＲＮＡであればＡ、Ｕ、ＧまたはＣ）、または、標的物質が複合体の場合であれば上記核酸とアミノ酸の片方または両方としてもよい。なお、標的物質および結合物質のいずれにおいても、タンパク質は、補酵素と結合したものでもよい。
【００４６】
［１．本実施形態の概要］
図１は、本実施形態の概要を示す図である。本実施形態は、従来のように、タンパク質の表面に沿って（換言すると、タンパク質の表面だけを探索範囲として）当該タンパク質におけるリガンドの結合部位を探索するのではなく、タンパク質の表面上の空間から当該タンパク質におけるリガンドの結合部位を探索する、ことが特徴である。
【００４７】
ここで、低分子をリガンドとする場合、当該低分子はタンパク質のポケットの途中にあるアミノ酸残基と結合することが多々ある。そのため、必ずしも、当該低分子と結合するアミノ酸残基同士が当該タンパク質の表面に沿った距離において近い位置にある、とは限らない。そこで、本実施形態では、タンパク質の表面上の空間から結合部位を探索することにより、低分子のような結合物質であっても適切な結合部位を同定することが可能となる。
【００４８】
なお、本実施形態では、（ｉ）タンパク質の立体構造と、予め設定した複数種類のアミノ酸について結合に関与すると見做されるものの数に関する実験結果とを予め取得しておき、（ｉｉ）立体構造の表面上からリガンドのサイズを考慮した点までの空間内に、各種類のアミノ酸残基の数について実験結果と一致する箇所を探索し、（ｉｉｉ）探索された当該箇所に基づいて結合部位を同定してもよい。例えば、予め設定された複数種類のアミノ酸がＡｌａ、ＭｅｔおよびＴｒｐで、実験結果が、結合部位にＡｌａが５個、Ｍｅｔが３個およびＴｒｐが２個存在するというデータを含むものである場合、本実施形態では、立体構造の表面上からリガンドのサイズを考慮した点までの空間内から、Ａｌａが５個、Ｍｅｔが３個およびＴｒｐが２個存在する箇所を探索し、探索された当該箇所を結合部位として同定する。
【００４９】
また、本実施形態では、（ｉ）事前に、以下の（Ａ）から（Ｃ）の工程を実施して実験結果を取得しておき、（ｉｉ）立体構造周辺の任意の一点から球状に限定された空間（例えばリガンドの体積に依存する大きさの空間など）内に在る、予め設定した複数種類のアミノ酸残基の数を計算し（カウントし）、（ｉｉｉ）実験結果に含まれている各種類のアミノ酸残基の数と計算された各種類のアミノ酸残基の数とに基づいて、一致度または不一致度に関する所定のスコアを計算し、（ｉｖ）前記の（ｉｉ）および（ｉｉｉ）の処理を、立体構造周辺の各点（例えば、特定の間隔で存在する各点）に対し実行し、（ｖ）計算された各点でのスコアに基づいて結合部位を同定してもよい。
【００５０】
（Ａ）ＮＭＲ解析で得られるシグナルの数が、予め設定した各種類のアミノ酸残基ごとに識別できるように、各種類のアミノ酸ごとに用意された所定の同位体でタンパク質を標識（ラベル）する。なお、アミノ酸残基の種類は、例えば、結合部位の界面に存在する傾向を考慮して設定することが好ましい。
（Ｂ）リガンドの結合前後での化学シフト変化をＮＭＲ解析で検出する。
（Ｃ）化学シフト変化が所定の閾値よりも大きいシグナルを、結合に関与するまたは結合部位に存在するアミノ酸残基に因るものであると判断して（見做して）、当該シグナルの個数を各種類のアミノ酸残基ごとに計算する。なお、ＮＭＲスペクトル上で観測されないシグナルがあった場合には、当該観測されないシグナルの化学シフト変化は検出せず、化学シフト変化が所定の閾値よりも大きいケースと小さいケースでのシグナルの個数を計算してもよい。このようにして実験結果にシグナルの個数について複数のケースを含めることで、ＮＭＲ解析で得られる情報に曖昧さまたは不確実さが含まれる場合でも、適切な結合部位を探索することができる。
【００５１】
ここで、化学シフト変化が大きいシグナルの選び方について簡単に説明する。従来では、得られた全てのシグナルの化学シフト変化量の平均値を、化学シフト変化が大きいシグナルを選ぶ際の閾値とすることが多かった。また、相互作用部位（結合部位）の界面に存在する傾向が、アミノ酸の種類により異なる（例えば、文献「Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｆ．Ｍｏｄｅｌ．，２００７，４７，４００」参照）。そこで、本実施形態では、一部のアミノ酸に由来するシグナルのみをＮＭＲ解析で観測する。
【００５２】
しかし、観測対象とするアミノ酸を変更すると、これに応じて閾値が変わるので、最終的に得られる結果（化学シフト変化が大きいシグナルの数）も変わる可能性がある。そこで、本実施形態では、結合部位への存在傾向を表す重みを用いた加重平均値を、化学シフト変化が大きいシグナルを選ぶ際の閾値とする。
【００５３】
具体的には、まず、アミノ酸残基の種類ごとに、数式１で定義される重みｗｊを計算する。数式１において、ｊは、予め設定したアミノ酸残基の種類を識別するための文字である。数式１において、ＮａｌｌおよびＮｊは、全タンパク質を母集団とする統計に従う特徴を有する仮想的なタンパク質に存在する、全アミノ酸残基の数およびアミノ酸残基ｊの数である。ｎｊは、前記仮想的なタンパク質のリガンドとの結合部位に存在するアミノ酸残基ｊの数である。つまり、数式１において、「Σｎｊ／Ｎａｌｌ」の項は、結合部位に存在するアミノ酸残基の割合を表しており、「ｎｊ／Ｎｊ」の項（本発明の「標的物質に含まれる注目物質の数と結合部位に存在する注目物質の数との比」に相当）は、アミノ酸残基ｊについて結合部位に存在する割合を表しており、「Ｎｊ／Ｎａｌｌ」の項は、タンパク質中におけるアミノ酸残基ｊの存在比率を表しており、「ｎｊ／Σｎｊ」の項は、結合部位に存在する全てのアミノ酸残基のうちアミノ酸残基ｊが占める割合を表している。
【数１】
2014104401.tif 000003
【００５４】
つぎに、数式２で定義される加重平均値Δωｔｈｒｅｓｈｏｌｄ（本発明の「標的物質に含まれる注目物質の数と結合部位に存在する注目物質の数との比を考慮して定義された閾値」に相当）を閾値とし、この閾値より化学シフト変化量が大きいシグナルを、結合に関与しているアミノ酸残基に由来するシグナルであるとする。数式２において、ｊは、予め設定したアミノ酸残基の種類を識別するための文字である。数式２において、ｗｊは、数式１で得られる、アミノ酸残基ｊについての重みである。数式２において、ａｊおよびｋｊは、それぞれ、アミノ酸残基ｊに由来するシグナルの化学シフト変化量の和、およびアミノ酸残基ｊの個数である。
【数２】
2014104401.tif 000004
【００５５】
なお、式「ωｔ＝ｍＷ＋ＣｌｉｇＳｗ」で定義されるωｔ（本発明の「標的物質に含まれる注目物質の数と結合部位に存在する注目物質の数との比を考慮して定義された閾値」に相当）を閾値としてもよい。当該式において、ｍＷは数式２で定義される加重平均値であり、Ｃｌｉｇは所定の定数（例えば、１／２、または３／２など）であり、Ｓｗは加重標準偏差である。
【００５６】
以上、本実施形態の概要について説明したが、本実施形態によれば、結合が弱い小さな分子であっても、結合部位の同定、および競合の有無などを迅速に判断することができる。また、本実施形態によれば、例えば創薬などにおけるヒット化合物の結合部位についてのバリデーションを迅速に行うことができ、例えば創薬においては、タンパク質間相互作用（ＰＰＩ）阻害剤のような、結合部位が容易に推測できない薬剤について、結合部位の同定が可能である。また、本実施形態によれば、アロステリック部位を迅速に同定することができ、例えば酵素阻害剤の結合部位は酵素の活性中心付近であることが多いが、アロステリックな作用による酵素阻害剤について、その結合部位を誤ることなく同定できる。また、アロステリックな作用による作動薬について、その結合部位を同定可能である。特に、本実施形態によれば、前記化合物などの結合部位を同定することで、計算化学による結合様式の予測と当該結合様式による合成への展開の指針を提供することができる。また、本実施形態によれば、基質結合部位を同定することで、変異箇所を選定することができる。特に、本実施形態によれば、構造情報に基づくタンパク質改変を、計算化学による結合様式の予測と併せて実現することが可能となる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、立体構造としてモデル構造（例えばホモログの構造から構築されたものなど）を用いても、結合部位を同定することができる。また、本実施形態によれば、結合に関与しているアミノ酸残基の一部が予測（ほぼ決定）することができるので、結合部位が決まった後、ドッキングシミュレーションを行うことにより、精度の高い複合体モデル構造を構築することが可能となる。また、本実施形態によれば、実験結果はＮＭＲ解析で得られるものに限らず、他の手法で得られるものでもよい。
【００５８】
［２．本実施形態の構成］
図２は、結合部位同定装置１の構成の一例を示す図である。結合部位同定装置１は、当該装置を統括的に制御するＣＰＵ等の制御部１０と、ルータ等の通信装置および専用線等の有線または無線の通信回線を介して当該装置をネットワーク２（例えばインターネット、イントラネットまたはＬＡＮ（有線／無線の双方を含む）等）に通信可能に接続する通信インターフェース部１１と、各種のデータベース、テーブルまたはファイルなどを格納する記憶部１２と、入力装置１４および出力装置１５に接続する入出力インターフェース部１３と、を備え、これら各部は任意の通信路を介して通信可能に接続される。
【００５９】
通信インターフェース部１１は、結合部位同定装置１とネットワーク２との間における通信を媒介する。通信インターフェース部１１は、他の端末と通信回線を介してデータを通信する機能を有する。
【００６０】
入出力インターフェース部１３は、入力装置１４および出力装置１５と接続される。出力装置１５には、モニタ（家庭用テレビを含む）の他、スピーカまたはプリンタなどを用いることができる。入力装置１４には、キーボード、マウスまたはマイクの他、マウスと協働してポインティングデバイス機能を実現するモニタを用いることができる。
【００６１】
記憶部１２は、ストレージ手段である。記憶部１２として、例えば、ＲＡＭ・ＲＯＭ等のメモリ装置、ハードディスクのような固定ディスク装置、フレキシブルディスク、または光ディスク等を用いることができる。記憶部１２には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）と協働してＣＰＵに命令を与えて各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。記憶部１２には、立体構造記憶部１２ａ、実験結果記憶部１２ｂ、計算結果記憶部１２ｃ、評価結果記憶部１２ｄおよび同定結果記憶部１２ｅが含まれる。
【００６２】
立体構造記憶部１２ａには、各種物質（例えばタンパク質など）の立体構造に関するデータを公開している外部データベース（例えばＰＤＢ（Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｄａｔａ  Ｂａｎｋ）など）からネットワーク２を介して取得された、標的物質（例えばタンパク質など）の立体構造が格納される。なお、立体構造には、物質を構成する各原子の３次元座標などが含まれる。また、立体構造は、標的物質単体に関するものでもよく、対象とするリガンド（本発明の結合物質に相当）以外の別の或るリガンドと標的物質の複合体に関するものでもよい。また、立体構造は、その全部または一部が計算化学的な手法によって予測されたモデル構造でもよい。また、立体構造は、標的物質のホモログの構造から構築されたモデル構造でもよい。
【００６３】
実験結果記憶部１２ｂには、注目物質（例えば１種類または複数種類のアミノ酸など）について結合に関与すると見做されるものの数に関する実験結果（本発明の取得結果に相当）が格納される。ここで、実験結果には、例えば、注目物質の名称（種類）と、実験で得られた注目物質の数と、が含まれる。また、実験結果は、ＮＭＲ実験で得られたものが好ましい。また、実験結果に含まれる、注目物質について結合に関与すると見做されるものの数は、例えば、標的物質に含まれる注目物質の数と結合部位に存在する注目物質の数との比（例えば前記の数式１で定義される重みｗｊなど）を考慮して定義された閾値（例えば、前記の数式２で定義される加重平均値Δωｔｈｒｅｓｈｏｌｄまたは前記の式「ωｔ＝ｍＷ＋ＣｌｉｇＳｗ」で定義されるωｔなど）に基づいて計算されたものでもよい。
【００６４】
計算結果記憶部１２ｃには、後述する物質数計算部１０ａ３で得られた、後述する探索空間設定部１０ａ２で設定された探索空間に存在する注目物質の数に関する計算結果が格納される。ここで、計算結果には、例えば、探索空間または後述する探索点設定部１０ａ１で設定された探索点を一意に識別するための識別番号と、注目物質の名称（種類）と、計算された注目物質の数と、が含まれる。なお、探索空間は、探索点設定部１０ａ１で設定された探索点と関連付けられている。
【００６５】
評価結果記憶部１２ｄには、後述する度合い評価部１０ａ４で得られた、計算結果と実験結果との一致または不一致の度合いに関する評価結果が格納される。ここで、評価結果には、例えば、探索点を一意に識別するための識別番号と、一致または不一致の度合いに関する値と、が含まれる。
【００６６】
同定結果記憶部１２ｅには、後述する同定部１０ａ（具体的には、後述する探索点決定部１０ａ５）で得られた、結合部位に関する同定結果が格納される。ここで、同定結果には、例えば、探索点決定部１０ａ５で決定された探索点（具体的には、後述するノイズ削除部１０ａ６でノイズと見做される探索点が削除された後に残った探索点）を一意に識別するための識別番号と、探索点の３次元座標と、が含まれる。
【００６７】
制御部１０は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御プログラム・各種の処理手順等を規定したプログラム・所要データなどを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラムに基づいて種々の情報処理を実行する。制御部１０は、同定部１０ａおよび描画部１０ｂを備える。同定部１０ａは、探索点設定部１０ａ１、探索空間設定部１０ａ２、物質数計算部１０ａ３、度合い評価部１０ａ４、探索点決定部１０ａ５、ノイズ削除部１０ａ６および探索点基準同定部１０ａ７を備える。
【００６８】
同定部１０ａは、立体構造記憶部１２ａに格納されている立体構造と実験結果記憶部１２ｂに格納されている実験結果とに基づいて、標的物質の表面を含む探索空間から、注目物質の数について実験結果と一致すると見做される箇所を探索し、探索された当該箇所に基づいて結合部位を同定する。ここで、探索空間の大きさは、対象とするリガンドの大きさ（例えばリガンドの体積など）に基づいて設定されたもの、または対象とするリガンドを包含する最小の球の半径に基づいて設定されたものでもよい。また、探索空間の形状は、球、楕円体または多面体でもよい。
【００６９】
探索点設定部１０ａ１は、立体構造記憶部１２ａに格納されている立体構造に基づいて、３次元空間上の探索点（グリッド）（例えば、標的物質の表面上または標的物質の表面近傍（例えば、表面上の或る点との距離が例えば１０Å以下である点を含む３次元領域など）に在る探索点など）を設定する。探索点設定部１０ａ１は、設定された探索点を、当該探索点の３次元座標と関連付ける。ここで、探索点設定部１０ａ１は、立体構造に基づいて、相互作用エネルギーの観点から、分子（例えば疎水的または親水的な分子など）が結合する可能性のある点を検出し、検出された当該点を探索点として設定してもよい。具体的には、例えば、文献「Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ．，２００９，２５，３１８５」に公開されているプログラムを用いて、分子が結合する可能性のある点を検出してもよい。また、探索点設定部１０ａ１は、探索点を、特定の間隔（例えば０．５Åなど）を空けて設定してもよい。
【００７０】
具体的には、文献「Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ．，２００９，２５，３１８５」に公開されているプログラムを、相互作用エネルギーを求める際のプローブをＣＭＥＴとし、相互作用エネルギーの観点から分子が結合する可能性のある点を検出する際の閾値を−８．０として、実行してもよい。ここで、当該文献で公開されているプログラムは、ＥａｓｙＭＩＦｓとＳｉｔｅＨｏｕｎｄの２つのプログラムからなる。
【００７１】
ＥａｓｙＭＩＦｓでは、タンパク質周囲にグリッドを設け、指定したプローブが存在した場合にどの程度のエネルギー的寄与が得られるかを、各グリッドについて計算する。ここで、後述する実施例では、プローブにＣＭＥＴ、グリッドの間隔に０．５Åを設定した。
【００７２】
ＳｉｔｅＨｏｕｎｄでは、プローブの存在により一定以上（域値は自分で指定）のエネルギー的寄与が見込まれるグリッドのみを残す。なお、グリッドのクラスタリングを行ってもよい。ここで、後述する実施例では、閾値に−８．０、クラスタリングの際のリンクにａｖｅｒａｇｅ、カットオフに７．８を設定した。なお、リンクとカットオフをどのように設定しても、得られる「分子が結合する可能性のある点」は変わらない。
【００７３】
探索空間設定部１０ａ２は、探索点設定部１０ａ１で設定された探索点を基準とする探索空間を設定する。探索空間設定部１０ａ２は、設定された探索空間を、探索点と関連付ける。ここで、探索空間設定部１０ａ２は、探索空間の大きさを、対象とするリガンドの大きさ（例えばリガンドの体積など）に基づいて設定してもよく、また対象とするリガンドを包含する最小の球の半径に基づいて設定してもよい。また、探索空間設定部１０ａ２は、探索空間の形状を、球、楕円体または多面体としてもよい。
【００７４】
物質数計算部１０ａ３は、立体構造記憶部１２ａに格納されている立体構造に基づいて、探索空間設定部１０ａ２で設定された探索空間に存在する注目物質の数を計算する。物質数計算部１０ａ３は、計算された注目物質の数を、探索空間または探索点と関連付けて計算結果記憶部１２ｃに格納する。
【００７５】
度合い評価部１０ａ４は、計算結果記憶部１２ｃに格納されている計算結果と実験結果記憶部１２ｂに格納されている実験結果との一致または不一致の度合いを評価する。度合い評価部１０ａ４は、評価された度合いに関する値を、探索空間の基準とされた探索点と関連付けて評価結果記憶部１２ｄに格納する。ここで、度合い評価部１０ａ４は、計算結果に含まれる注目物質の数と実験結果に含まれる注目物質の数との差の絶対値を度合いとして計算してもよい。また、実験結果に注目物質の数が複数パターン含まれている場合、度合い評価部１０ａ４は、各々のパターンごとに絶対値を計算し、計算された絶対値の総和を度合いとして計算してもよい。
【００７６】
探索点決定部１０ａ５は、評価結果記憶部１２ｄに格納されている評価結果に基づいて、度合い評価部１０ａ４で評価された度合いが所定の条件を満たす探索点を決定する。探索点決定部１０ａ５は、決定された探索点を、当該探索点の３次元座標と関連付けて同定結果記憶部１２ｅに格納する。ここで、度合い評価部１０ａ４が前記の絶対値を度合いとして計算する場合には、所定の条件は当該絶対値が所定値以下であるという条件でもよい。また、度合い評価部１０ａ４が前記の総和を度合いとして計算する場合には、所定の条件は当該総和が所定値以下であるという条件でもよい。
【００７７】
ノイズ削除部１０ａ６は、同定結果記憶部１２ｅに格納されている探索点から、対象とするリガンドの大きさ（例えばリガンドの体積など）に基づいて、ノイズと見做されるものを削除する。ここで、ノイズ削除部１０ａ６は、例えば、対象とするリガンドの大きさに対して小さい探索点の集合（探索点の塊）を、ノイズと見做して同定結果記憶部１２ｅから削除してもよい。
【００７８】
探索点基準同定部１０ａ７は、同定結果記憶部１２ｅに格納されている探索点に基づいて結合部位を同定する。ここで、探索点基準同定部１０ａ７は、同定結果記憶部１２ｅに格納されている探索点で構成される３次元領域を、結合部位に相当する領域として同定してもよい。
【００７９】
描画部１０ｂは、同定部１０ａに含まれている各処理部で得られた処理結果を、モニタ１５に表示させる。描画部１０ｂは、例えば、同定部１０ａに含まれている各処理部で得られた処理結果が反映された、標的物質の立体構造または標的物質と対象とする結合物質の複合体構造を、モニタ１５に表示させる。
【００８０】
［３．本実施形態の処理］
図３は、結合部位同定装置１で行われるメイン処理の一例を示すフローチャートである。なお、本説明では、標的物質をタンパク質とし、結合物質を当該タンパク質と特異的に結合する低分子（例えば、分子量が例えば１，０００以下の分子など（ただし、低分子と見做される分子は、この例示に限定されるものではない。））とし、注目物質を、低分子の結合部位に存在している傾向が高いことが知られている複数種類のアミノ酸とする。また、本説明では、実験結果記憶部１２ｂに格納されている実験結果は、少なくとも１種類のアミノ酸についてその数を複数パターン（ケース）含むものであるとする。また、本説明では、実験結果記憶部１２ｂに格納されている実験結果は、アミノ酸特異的な同位体ラベルに関する手法およびＮＭＲ解析によって得られた、各種類のアミノ酸について化学シフトの変化が所定の閾値（例えば、前記の数式２で定義される加重平均値Δωｔｈｒｅｓｈｏｌｄまたは前記の式「ωｔ＝ｍＷ＋ＣｌｉｇＳｗ」で定義されるωｔなど）に対して大きいシグナルの個数を含むものであるとする。
【００８１】
まず、探索点設定部１０ａ１は、立体構造記憶部１２ａに格納されている立体構造に基づいて、３次元空間上のグリッド（格子点）を特定の間隔（例えば０．５Åなど）を空けて複数設定し、設定された各グリッドを３次元座標と関連付ける（ステップＳＡ１）。
【００８２】
つぎに、探索空間設定部１０ａ２は、ステップＳＡ１で設定された各グリッド対し探索空間を設定し、設定された各探索空間をグリッドと関連付ける（ステップＳＡ２）。ここで、ステップＳＡ２で設定される探索空間は、グリッドを中心とし、低分子を包含する最小の球（最小包含球）の半径に所定値（例えば４Åなど）を足し合わせた値を半径とする球の内側の空間とする。
【００８３】
つぎに、物質数計算部１０ａ３は、立体構造記憶部１２ａに格納されている立体構造に基づいて、ステップＳＡ２で設定された各探索空間に対して、探索空間に存在する各種類のアミノ酸の数を計算し、計算された各探索空間に対応する各種類のアミノ酸の数を、グリッドと関連付けて計算結果記憶部１２ｃに格納する（ステップＳＡ３）。ここで、ステップＳＡ３では、溶媒露出度が２％以下であるアミノ酸は、計算対象から除外される。
【００８４】
つぎに、度合い評価部１０ａ４は、計算結果記憶部１２ｃに格納されている計算結果に含まれる各種類のアミノ酸の数と実験結果記憶部１２ｂに格納されている実験結果に含まれる各種類のアミノ酸の数との差の絶対値を、当該実験結果に含まれている各ケースに対し計算し、計算された各ケースに対する絶対値の総和を計算し、計算された総和をグリッドと関連付けて評価結果記憶部１２ｄに格納し、そしてこれらの処理を、ステップＳＡ１で設定された全てのグリッドに対し実行する（ステップＳＡ４）。具体的には、度合い評価部１０ａ４は、計算結果と実験結果の不一致度を表す、数式３で定義される、グリッドが有する最終的なペナルティスコアＳｔｏｔを、各グリッドに対し計算し、計算されたペナルティスコアＳｔｏｔをグリッドと関連付けて評価結果記憶部１２ｄに格納する。なお、数式３において、ｉはケースを識別するための識別番号であり、ａはアミノ酸残基種を識別するための文字である。また、数式３において、Ｓｉは、ケースｉにおける、グリッドに対するペナルティスコアであり、Ｒａは、計算結果に含まれている、グリッドの探索空間に存在するアミノ酸残基種ａの数であり、Ｄａは、実験結果記憶部１２ｂに格納されている実験結果に含まれている、各種類のアミノ酸残基種ａの、化学シフト変化が大きいシグナルの数である。
【数３】
2014104401.tif 000005
【００８５】
ここで、数式３に基づくペナルティスコアの計算例について説明する。例えば、実験結果に「Ｍｅｔの数が１、Ａｌａの数が２、Ｐｈｅの数が０または１」というデータが含まれているとし、また、或るグリッドに対する計算結果に「Ｍｅｔの数が０、Ａｌａの数が２、Ｐｈｅの数が０」というデータが含まれているとする。この場合、実験結果から、ケース１として「Ｍｅｔの数が１、Ａｌａの数が２、Ｐｈｅの数が０」が設定され、ケース２として「Ｍｅｔの数が１、Ａｌａの数が２、Ｐｈｅの数が１」が設定される。そして、ケース１におけるペナルティスコアＳ１の値は１と計算され、ケース２におけるペナルティスコアＳ２の値は２と計算される。そして、ペナルティスコアＳｔｏｔの値は、Ｓ１の値である１とＳ２の値である２を足し合わせて、３と計算される。
【００８６】
つぎに、探索点決定部１０ａ５は、評価結果記憶部１２ｄに格納されている評価結果に基づいて、ステップＳＡ４で計算された総和が所定値以下である条件を満たすグリッド（具体的には、ステップＳＡ４で計算されたペナルティスコアＳｔｏｔの値が所定値以下であるという条件を満たすグリッド）を決定し、決定されたグリッドをその３次元座標と関連付けて同定結果記憶部１２ｅに格納する（ステップＳＡ５）。
【００８７】
つぎに、ノイズ削除部１０ａ６は、同定結果記憶部１２ｅに格納されているグリッドから、低分子の大きさ（例えば低分子の体積など）に対して小さい、グリッドの集合を、ノイズと見做して削除する（ステップＳＡ６）。
【００８８】
つぎに、探索点基準同定部１０ａ７は、同定結果記憶部１２ｅに格納されているグリッドで構成される３次元領域を、タンパク質における低分子の結合部位に相当する領域として同定する（ステップＳＡ７）。
【００８９】
［４．本実施形態のまとめ、および他の実施形態］
以上、本実施形態によれば、タンパク質の立体構造と、複数種類のアミノ酸について結合に関与すると見做されるものの数に関する実験結果とに基づいて、タンパク質の表面を含む探索空間から、各種類のアミノ酸の数について実験結果と一致すると見做される箇所を探索し、探索された当該箇所に基づいて、タンパク質におけるリガンド（例えば低分子など）の結合部位を同定する。これにより、低分子のような結合物質であっても適切な結合部位を同定することができる。
【００９０】
なお、本実施形態によれば、立体構造に基づいて探索点を設定し、設定された探索点を基準とする探索空間を設定し、立体構造に基づいて、設定された探索空間に存在する各種類のアミノ酸の数を計算し、得られた計算結果と実験結果との一致または不一致の度合いを評価し、評価された度合いが所定の条件を満たす探索点を決定し、決定された探索点に基づいてリガンドの結合部位を同定してもよい。これにより、適切な結合部位を、より確実に同定することができる。
【００９１】
ここで、本実施形態によれば、探索空間の大きさは、リガンドの大きさ（例えばリガンドの体積など）に基づいて設定されたもの、または結合物質を包含する最小の球の半径に基づいて設定されたものでもよく、さらに探索空間の形状は、球、楕円体または多面体でもよい。これにより、注目物質の数について実験結果と一致すると見做される箇所（探索点）を効率よく探索することができる。
【００９２】
また、本実施形態によれば、計算結果に含まれる各種類のアミノ酸の数と実験結果に含まれる各種類のアミノ酸の数との差の絶対値を度合いとして計算し、計算された絶対値が所定値以下であるという条件を満たす探索点を決定してもよい。これにより、各種類のアミノ酸の数について実験結果と一致すると見做される探索点を、より確実に決定することができる。また、本実施形態によれば、実験結果に各種類のアミノ酸の数が複数ケース含まれている場合、各々のケースごとに絶対値を計算し、計算された絶対値の総和を度合いとして計算し、計算された総和が所定値以下であるという条件を満たす探索点を決定してもよい。これにより、実験結果が、各種類のアミノ酸の数について曖昧さまたは不確実さが考慮されたものであっても、各種類のアミノ酸の数について実験結果と一致すると見做される探索点を決定することができる。
【００９３】
また、本実施形態によれば、立体構造に基づいて、相互作用エネルギーの観点から、分子が結合する可能性のある点を検出し、検出された当該点を探索点として設定してもよい。これにより、各種類のアミノ酸の数について実験結果と一致すると見做される可能性のある探索点を設定することができる。また、相互作用エネルギーの観点から探索点をある程度絞ることで、本実施形態の計算で考慮するグリッドの数を減らし、計算時間を短くすることができる。また、相互作用エネルギーの観点を取り入れることで、計算精度を上げることができる。
【００９４】
また、本実施形態によれば、決定された探索点から、リガンドの大きさに基づいて、ノイズと見做されるものを削除し、ノイズ削除が実行された後に残った探索点に基づいて結合部位を同定してもよい。これにより、適切な結合部位を、より確実に同定することができる。
【００９５】
また、本実施形態によれば、実験結果に含まれる、各種類のアミノ酸について結合に関与すると見做されるものの数は、タンパク質に含まれる各種類のアミノ酸の数と結合部位に存在する各種類のアミノ酸の数との比（例えば前記の数式１で定義される重みｗｊなど）を考慮して定義された閾値（例えば、前記の数式２で定義される加重平均値Δωｔｈｒｅｓｈｏｌｄまたは前記の式「ωｔ＝ｍＷ＋ＣｌｉｇＳｗ」で定義されるωｔなど）に基づいて計算されたものでもよい。これにより、より正確な実験結果に基づいて適切な結合部位を同定することができる。
【００９６】
さて、これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施形態にて実施されてよいものである。
【００９７】
また、実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。
【００９８】
このほか、上記文献中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各処理の登録データや検索条件等のパラメータを含む情報、画面例、データベース構成については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００９９】
また、結合部位同定装置１に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。
【０１００】
例えば、結合部位同定装置１が備える処理機能、特に制御部１０にて行われる各処理機能については、その全部または任意の一部を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）および当該ＣＰＵにて解釈実行されるプログラムにて実現してもよく、また、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。尚、プログラムは、情報処理装置に本発明にかかる結合部位同定方法を実行させるためのプログラム化された命令を含む一時的でないコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されており、必要に応じて結合部位同定装置１に機械的に読み取られる。すなわち、ＲＯＭまたはＨＤＤなどの記憶部１２などには、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）と協働してＣＰＵに命令を与え、各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。このコンピュータプログラムは、ＲＡＭにロードされることによって実行され、ＣＰＵと協働して制御部を構成する。
【０１０１】
また、このコンピュータプログラムは、結合部位同定装置１に対して任意のネットワークを介して接続されたアプリケーションプログラムサーバに記憶されていてもよく、必要に応じてその全部または一部をダウンロードすることも可能である。
【０１０２】
また、本発明にかかる結合部位同定プログラムを、一時的でないコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよく、また、プログラム製品として構成することもできる。ここで、この「記録媒体」とは、メモリーカード、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、および、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）  Ｄｉｓｃ等の任意の「可搬用の物理媒体」を含むものとする。
【０１０３】
また、「プログラム」とは、任意の言語または記述方法にて記述されたデータ処理方法であり、ソースコードまたはバイナリコード等の形式を問わない。なお、「プログラム」は必ずしも単一的に構成されるものに限られず、複数のモジュールやライブラリとして分散構成されるものや、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）に代表される別個のプログラムと協働してその機能を達成するものをも含む。なお、実施形態に示した各装置において記録媒体を読み取るための具体的な構成および読み取り手順ならびに読み取り後のインストール手順等については、周知の構成や手順を用いることができる。
【０１０４】
記憶部１２に格納される各種のデータベース等（立体構造記憶部１２ａに格納される立体構造、実験結果記憶部１２ｂに格納される実験結果、計算結果記憶部１２ｃに格納される計算結果、評価結果記憶部１２ｄに格納される評価結果および同定結果記憶部１２ｅに格納される同定結果など）は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、フレキシブルディスク、および、光ディスク等のストレージ手段であり、各種処理やウェブサイト提供に用いる各種のプログラム、テーブル、データベース、および、ウェブページ用ファイル等を格納する。
【０１０５】
また、結合部位同定装置１は、既知のパーソナルコンピュータまたはワークステーション等の情報処理装置として構成してもよく、また、任意の周辺装置が接続された当該情報処理装置として構成してもよい。また、結合部位同定装置１は、当該情報処理装置に本発明の結合部位同定方法を実現させるソフトウェア（プログラムまたはデータ等を含む）を実装することにより実現してもよい。
【０１０６】
更に、装置の分散・統合の具体的形態は図示するものに限られず、その全部または一部を、各種の付加等に応じてまたは機能負荷に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。すなわち、上述した実施形態を任意に組み合わせて実施してもよく、実施形態を選択的に実施してもよい。
【実施例１】
【０１０７】
結合部位同定装置１の実施可能性を検証した実施例１を、図４から図１３を参照して説明する。【０１０８】
図４は、ＭＡＰＫ１４および阻害剤の立体構造の一例を示す図である。立体構造の画像作成には、ＤＳ  Ｖｉｓｕａｌｉｚｅｒ  ２．５（アクセルリス株式会社）を用いた。実施例１では、ＭＡＰＫ１４（ＭＡＰ  ｋｉｎａｓｅ  ｐ３８α）を標的物質とし、その阻害剤である２−ａｍｉｎｏ−３−ｂｅｎｚｙｌ−ｏｘｙｐｙｒｉｄｉｎｅを結合物質とし、６種類のアミノ酸（Ｍｅｔ、Ａｌａ、Ｈｉｓ、Ｔｙｒ、ＴｒｐおよびＰｈｅ）を注目物質とした。実施例１では、結合部位同定装置１に入力する、６種類のアミノ酸について結合に関与すると見做されるものの数に関する実験結果を、アミノ酸特異的な同位体ラベルに関する手法およびＮＭＲ解析で得た（例えば、文献「Ｊ．Ｓｔｒｕｃｔ．Ｂｉｏｌ．，２０１１，１７４，ｐ．４３４−４４２」を参照）。実施例１では、結合部位同定装置１に入力するＭＡＰＫ１４の立体構造を、ＰＤＢ（Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｄａｔａ  Ｂａｎｋ）から得た。なお、欠損している原子の座標は、Ｓｗｉｓｓ−ＰｄｂＶｉｅｗｅｒ  ４．０．１を用いて構築した。【０１０９】
図５は、阻害剤滴定実験の結果の一例を示す図である。図６は、６種類のアミノ酸残基種に由来する各シグナルについての、文献「Ｊ．Ｓｔｒｕｃｔ．Ｂｉｏｌ．，２０１１，１７４，４３４」に記載されているように規格化された化学シフト変化量（ΔωＲＭＳ）の一例を示す図であり、図中横線は、前記の式「ωｔ＝ｍＷ＋ＣｌｉｇＳｗ」で表される閾値である。図７は、規格化された化学シフト変化量（ΔωＲＭＳ）の分布の一例を示す図であり、ωｔは前記の式「ωｔ＝ｍＷ＋ＣｌｉｇＳｗ」で表される閾値である。阻害剤滴定実験により、３つのＡｌａ残基、１つのＭｅｔ残基および１つのＴｙｒ残基で、化学シフトが有意に変化していることが観測され、一方、Ｈｉｓ残基、Ｔｒｐ残基およびＰｈｅ残基で、化学シフトが有意に変化していることは観測されなかった。ただし、Ｈｉｓ残基およびＰｈｅ残基のそれぞれで、阻害剤の添加前後のいずれにおいても、シグナルが１つ観測されなかった。そこで、観測されなかった１つのシグナルが結合に関与する可能性を考慮して、結合に関与すると見做されるＨｉｓ残基の数およびＰｈｅ残基の数として、それぞれ０または１という２つのケースを設定した。従って、全ての組合せを考慮し、４つのケース（（Ｈｉｓ，Ｐｈｅ）＝｛（０，０），（０，１），（１，０），（１，１）｝）を設定した。【０１１０】
以上、阻害剤滴定実験の結果、結合に関与すると見做されるアミノ酸残基の数は、Ａｌａ残基で３、Ｍｅｔ残基で１、Ｔｙｒ残基で１、Ｈｉｓ残基で０または１、Ｐｈｅ残基で０または１、そしてＴｒｐ残基で０であった。【０１１１】
図８は、探索点設定部１０ａ１の処理結果の一例を示す図である。探索点設定部１０ａ１が、立体構造に基づいて、相互作用エネルギーの観点から、疎水的な分子が結合する可能性のある点を検出し、検出された当該点をグリッドとして設定した場合において、設定された当該グリッド（図８において紫色で示されている点）をＭＡＰＫ１４の立体構造と重ね合わせてモニタ１５に表示した。【０１１２】
図９は、度合い評価部１０ａ４の処理結果の一例を示す図である。設定されたグリッドを、ペナルティスコアＳｔｏｔの値（換言すると一致度の高さ）に応じて色分けして、ＭＡＰＫ１４の立体構造と重ね合わせてモニタ１５に表示した。図９において、ペナルティスコアＳｔｏｔの値が低いグリッド（換言すると一致度が高いグリッド）は赤色で示され、ペナルティスコアＳｔｏｔの値が高くなるにつれて、グリッドの色が、オレンジ色、黄色、緑色の順に変化し、そしてペナルティスコアＳｔｏｔの値が高いグリッド（換言すると一致度が低いグリッド）は青色で示されている。【０１１３】
図１０は、探索点決定部１０ａ５の処理結果の一例を示す図である。設定されたグリッドのうち、ペナルティスコアＳｔｏｔの値が低かった、主に赤色またはオレンジ色などで示されているグリッドを、ＭＡＰＫ１４の立体構造と重ね合わせてモニタ１５に表示した。【０１１４】
図１１は、ノイズ削除部１０ａ６の処理結果の一例を示す図である。阻害剤の大きさに基づいてノイズであると判断されたグリッドの小さな塊が削除された後のペナルティスコアＳｔｏｔの値が低かったグリッドを、ＭＡＰＫ１４の立体構造と重ね合わせてモニタ１５に表示した。【０１１５】
図１２は、探索点基準同定部１０ａ７の処理結果の一例を示す図である。ノイズが削除された後に残ったグリッドの塊（図１２において赤色で示されている領域）を、ＭＡＰＫ１４の立体構造と重ね合わせてモニタ１５に表示した。当該グリッドの塊は、結合部位（結合時に阻害剤が存在している空間）として同定された。ここで、各グリッドは探索空間の中心を示す点であり、結合部位として考えられる空間は当該グリッドの塊よりも広い範囲となるため、図１２では、例として炭素原子を置いた塊に置き換えて、炭素原子をＣＰＫ表示し、その表面を赤色で示している。【０１１６】
図１３は、図１２に示されている結合部位の同定結果と、既知の、ＭＡＰＫ１４と阻害剤の複合体共結晶構造と、を重ね合わせたものの一例を示す図である。図１３において、複合体共結晶構造は緑色で示されている。結合部位同定装置１で同定された結合部位の空間は複合体共結晶構造で確認される結合部位の空間とほぼ同じであり、結合部位同定装置１はＭＡＰＫ１４における阻害剤の結合部位を適切に同定することができた。なお、結合部位同定装置１で同定された結合部位の位置が、複合体共結晶構造で確認される結合部位の位置から若干ずれているのは、結合に伴う構造変化があったことに因るものと考えられる。
【実施例２】
【０１１７】
結合部位同定装置１の実施可能性を検証した実施例２を、図１４から図２０を参照して説明する。【０１１８】
図１４は、ＭＡＰＫ１４と脂質（β−ＯＧ）の複合体構造の一例を示す図である。ＭＡＰＫ１４と脂質の複合体構造は既知であるが、ＭＡＰＫ１４における脂肪酸の結合部位を明確に示した実験的証拠は得られていない。そこで、結合部位同定装置１を用いて、ＭＡＰＫ１４における脂肪酸（デカン酸）の結合部位の同定を試みた。なお、実施例２では、ＭＡＰＫ１４を標的物質とし、デカン酸を結合物質として用いた。また、実施例２では、６種類のアミノ酸（Ｍｅｔ、Ａｌａ、Ｈｉｓ、Ｔｙｒ、ＴｒｐおよびＰｈｅ）を注目物質として用いた。実施例２では、結合部位同定装置１に入力する、６種類のアミノ酸について結合に関与すると見做されるものの数に関する実験結果を、アミノ酸特異的な同位体ラベルに関する手法およびＮＭＲ解析で得た（例えば、文献「Ｊ．Ｓｔｒｕｃｔ．Ｂｉｏｌ．，２０１１，１７４，ｐ．４３４−４４２」を参照）。実施例２では、結合部位同定装置１に入力するＭＡＰＫ１４の立体構造を、ＰＤＢ（Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｄａｔａ  Ｂａｎｋ）から得た。なお、欠損している原子の座標は、Ｓｗｉｓｓ−ＰｄｂＶｉｅｗｅｒ  ４．０．１を用いて構築した。【０１１９】
図１５は、デカン酸滴定実験の結果の一例を示す図である。図１６は、６種類のアミノ酸残基種に由来する各シグナルついての、文献「Ｊ．Ｓｔｒｕｃｔ．Ｂｉｏｌ．，２０１１，１７４，４３４」に記載されているように規格化された化学シフト変化量（ΔωＲＭＳ）の一例を示す図であり、図中横線は、前記の式「ωｔ＝ｍＷ＋ＣｌｉｇＳｗ」で表される閾値である。デカン酸滴定実験により、１つのＭｅｔ残基、１つのＡｌａ残基、１つのＨｉｓ残基および１つのＴｒｐ残基で、化学シフトが有意に変化していることが観測され、一方、Ｔｙｒ残基およびＰｈｅ残基で、化学シフトが有意に変化していることは観測されなかった。ただし、Ｈｉｓ残基およびＰｈｅ残基のそれぞれで、デカン酸の添加前後のいずれにおいても、シグナルが１つ観測されなかった。そこで、観測されなかった１つのシグナルが結合に関与する可能性を考慮して、結合に関与すると見做されるＨｉｓ残基の数として１または２という２つのケースを設定し、結合に関与すると見做されるＰｈｅ残基の数として０または１という２つのケースを設定した。従って、全ての組合せを考慮し、４つのケース（（Ｈｉｓ，Ｐｈｅ）＝｛（１，０），（１，１），（２，０），（２，１）｝）を設定した。【０１２０】
以上、デカン酸滴定実験の結果、結合に関与すると見做されるアミノ酸残基の数は、Ａｌａ残基で１、Ｍｅｔ残基で１、Ｔｙｒ残基で０、Ｈｉｓ残基で１または２、Ｐｈｅ残基で０または１、そしてＴｒｐ残基で１であった。【０１２１】
図１７は、探索点決定部１０ａ５の処理結果の一例を示す図である。設定されたグリッドのうち、ペナルティスコアＳｔｏｔの値が低かった、主に赤色またはオレンジ色などで示されているグリッドを、ＭＡＰＫ１４の立体構造と重ね合わせてモニタ１５に表示した。【０１２２】
図１８は、ノイズ削除部１０ａ６の処理結果および探索点基準同定部１０ａ７の処理結果の一例を示す図である。デカン酸の大きさに基づいてノイズであると判断されたグリッドの小さな塊が削除された後のペナルティスコアＳｔｏｔの値が低かったグリッドを、ＭＡＰＫ１４の立体構造と重ね合わせてモニタ１５に表示した。ノイズが削除された後に残ったグリッドの塊（図１８においてオレンジ色で示されている領域）は、結合部位（結合時にデカン酸が存在している空間）として同定された。【０１２３】
図１９は、図１８に示す結合部位の同定結果と、既知の、ＭＡＰＫ１４とβ−ＯＧの複合体構造と、を重ね合わせたものの一例を示す図である。結合部位同定装置１で同定されたデカン酸の結合部位の空間は、複合体構造で確認されるβ−ＯＧの結合部位の空間とほぼ同じであることが示された。【０１２４】
図２０は、デカン酸およびβ−ＯＧの滴定実験の結果の一例を示す図である。結合部位同定装置１で同定された結合部位が正しいことを、滴定実験および変異実験で確認した。まず、デカン酸およびβ−ＯＧの滴定実験により、Ｔｒｐ残基由来のシグナルについて化学シフトの変化を調べたところ、デカン酸の添加により化学シフトが大きく変化したシグナルと、β−ＯＧの添加により化学シフトが大きく変化したシグナルは同じであった。変異実験により、デカン酸またはβ−ＯＧの添加により化学シフトが大きく変化したシグナルは、１９７番目のＴｒｐ残基であることが判明した。従って、デカン酸の結合部位およびβ−ＯＧの結合部位のどちらにも共通して１９７番目のＴｒｐ残基が存在する、つまりデカン酸の結合部位とβ−ＯＧの結合部位はほぼ同じであることが判明した。ＭＡＰＫ１４とβ−ＯＧの複合体構造からも、１９７番目のＴｒｐ残基はβ−ＯＧの結合部位に存在することが明らかとなっている。よって、デカン酸の結合部位は、結合部位同定装置１で同定された結合部位であることが確認された。
【実施例３】
【０１２５】
結合部位同定装置１の実施可能性を検証した実施例３を、図２１から図２３を参照して説明する。立体構造の画像作成には、ＰｙＭＯＬ  １．５．０．３（シュレーディンガー株式会社）を用いた。なお、実施例３では、既知のタンパク質−低分子複合体の結晶構造において、低分子の周囲５Å以内に存在する注目物質の数を予め取得し、結合に関与すると見做されるものの数に関する取得結果とした。【０１２６】
図２１は、結合部位同定装置１を用いて同定された結合部位が示されているＦａｃｔｏｒ  Ｘａのａｐｏ構造と、Ｆａｃｔｏｒ  Ｘａと阻害剤の既知の複合体共結晶構造と、が重ね合わされたものの一例を示す図である。なお、結合部位同定装置１で結合部位を同定するにあたり、Ｆａｃｔｏｒ  Ｘａを標的物質とし、阻害剤を結合物質とし、６種類のアミノ酸（Ｍｅｔ、Ａｌａ、Ｈｉｓ、Ｔｙｒ、ＴｒｐおよびＰｈｅ）を注目物質とした。図２１において、ａｐｏ構造は灰色で示されており、複合体共結晶構造は緑色で示されている。結合部位同定装置１で同定された阻害剤の結合部位の空間（図２１において赤色で示されている空間）は、複合体共結晶構造で確認される阻害剤（図２１において青色で示されている）が存在する空間とほぼ同じであり、結合部位同定装置１はａｐｏ構造から阻害剤の結合部位を適切に同定することができた。【０１２７】
図２２は、結合部位同定装置１を用いて同定された結合部位が示されているＧａｌｅｃｔｉｎ−９  Ｎ−ｄｏｍａｉｎのａｐｏ構造と、Ｇａｌｅｃｔｉｎ−９  Ｎ−ｄｏｍａｉｎとラクトースの既知の複合体共結晶構造と、が重ね合わされたものの一例を示す図である。なお、結合部位同定装置１で結合部位を同定するにあたり、Ｇａｌｅｃｔｉｎ−９  Ｎ−ｄｏｍａｉｎを標的物質とし、ラクトースを結合物質とし、６種類のアミノ酸（Ｍｅｔ、Ａｌａ、Ｈｉｓ、Ｔｙｒ、ＴｒｐおよびＰｈｅ）を注目物質とした。図２２において、ａｐｏ構造は灰色で示されており、複合体共結晶構造は緑色で示されている。結合部位同定装置１で同定されたラクトースの結合部位の空間（図２２において赤色で示されている空間）は、複合体共結晶構造で確認されるラクトース（図２２において青色で示されている）が存在する空間とほぼ同じであり、結合部位同定装置１はａｐｏ構造からラクトースの結合部位を適切に同定することができた。【０１２８】
図２３は、結合部位同定装置１を用いて同定された結合部位が示されているＡｎｇｉｏｔｅｎｓｉｎ  Ｉ変換酵素  Ｎ−ｄｏｍａｉｎのａｐｏ構造と、Ａｎｇｉｏｔｅｎｓｉｎ  Ｉ変換酵素  Ｎ−ｄｏｍａｉｎと阻害剤の既知の複合体共結晶構造と、が重ね合わされたものの一例を示す図である。なお、結合部位同定装置１で結合部位を同定するにあたり、Ａｎｇｉｏｔｅｎｓｉｎ  Ｉ変換酵素  Ｎ−ｄｏｍａｉｎを標的物質とし、阻害剤を結合物質とし、６種類のアミノ酸（Ｍｅｔ、Ａｌａ、Ｈｉｓ、Ｔｙｒ、ＴｒｐおよびＰｈｅ）を注目物質とした。図２３において、ａｐｏ構造は灰色で示されており、複合体共結晶構造は緑色で示されている。結合部位同定装置１で同定された阻害剤の結合部位の空間（図２３において赤色で示されている空間）は、複合体共結晶構造で確認される阻害剤（図２３において青色で示されている）が存在する空間とほぼ同じであり、結合部位同定装置１はａｐｏ構造から阻害剤の結合部位を適切に同定することができた。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、産業上の多くの分野、特に創薬を含む分子設計やタンパク質改変などの分野で広く実施することができ、極めて有用である。
【符号の説明】
【０１３０】
１  結合部位同定装置
１０  制御部
１０ａ  同定部
１０ａ１  探索点設定部
１０ａ２  探索空間設定部
１０ａ３  物質数計算部
１０ａ４  度合い評価部
１０ａ５  探索点決定部
１０ａ６  ノイズ削除部
１０ａ７  探索点基準同定部
１０ｂ  描画部
１１  通信インターフェース部
１２  記憶部
１２ａ  立体構造記憶部
１２ｂ  実験結果記憶部
１２ｃ  計算結果記憶部
１２ｄ  評価結果記憶部
１２ｅ  同定結果記憶部
１３  入出力インターフェース部
１４  入力装置
１５  出力装置
２  ネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図１６】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
2014104401.tif 000029
2014104401.tif 000030