(57)【要約】  本発明のいくつかの実施形態は、選択錯体分子の最小切断可能ユニット（ＭＣＵ）に基づき選択錯体分子の潜在的下部構造（例えば代謝物）のすべてを含むデータベースを生成及び検索するためのコンピュータ実施システム及び方法を提供し、ここで、生成されるデータベース内の各記録は各下部構造の分子量及び物理的配置を好適に定義する。本発明のいくつかの実施形態はまた、照会分子量又は範囲に整合する全分子量を有する下部構造のすべてを識別するために照会分子量（又は照会分子量範囲）に基づきデータベースを検索するためのユーザインターフェース及び検索エンジンを提供する。本発明のいくつかの実施形態はまた、選択錯体分子のあらゆる識別された下部構造の記述及び／又はグラフィック表現をエンドユーザにより操作されるディスプレイデバイスへ送信することができる。
2021527255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択分子の下部構造を識別するためのシステムであって、前記システムは、
ａ）マイクロプロセッサ、
ｂ）メモリ、
ｃ）前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
（ｉ）（Ａ）前記選択分子内の一組の最小切断可能ユニット、（Ｂ）前記選択分子内の前記一組の最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）前記選択分子の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを表す選択分子データを受信し前記メモリ内に格納すること、
（ｉｉ）前記選択分子データに基づき、前記選択分子の最小切断可能ユニットグラフデータ構造を生成し前記メモリ内に格納することであって、前記最小切断可能ユニットグラフデータ構造には前記選択分子のＭＣＵグラフを表すＭＣＵグラフデータが取り込まれ、前記ＭＣＵグラフは複数のＭＣＵグラフ頂点及び複数のＭＣＵグラフ辺を有し、各ＭＣＵグラフ頂点は前記選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、各ＭＣＵグラフ辺は前記選択分子内の結合接続最小切断可能ユニットに対応する、前記選択分子の最小切断可能ユニットグラフデータ構造を生成し格納すること、
（ｉｉｉ）前記ＭＣＵグラフデータに基づき、線グラフデータ構造を生成し前記メモリ内に格納することであって、前記線グラフデータ構造には前記ＭＣＵグラフの線グラフを表す線グラフデータが取り込まれ、前記線グラフは複数のＬＧ頂点及び複数のＬＧ辺を有し、各ＬＧ頂点は前記ＭＣＵグラフ内のＭＣＵグラフ辺に対応し、各ＬＧ辺は前記ＭＣＵグラフ辺により連結される前記ＭＣＵグラフ内の一対のＭＣＵグラフ頂点に対応する、前記線グラフデータ構造を生成し格納すること、
（ｉｖ）前記線グラフの複数の誘導連結サブグラフを判断するために、前記線グラフデータ構造内の前記線グラフデータに対してグラフトラバースアルゴリズムを実行することであって、各誘導連結サブグラフは、前記線グラフ内のＬＧ頂点及びＬＧ辺の接続サブセットと、ＬＧ頂点及びＬＧ辺の前記接続サブセットの物理的配置とを含み、これらは併せて、前記一組の最小切断可能ユニット及び結合の接続サブセットと、前記選択分子内の最小切断可能ユニット及び結合の前記接続サブセットの相対位置とに一意的に対応する、前記グラフトラバースアルゴリズムを実行すること、
（ｖ）前記線グラフデータ構造内に表される誘導連結サブグラフ毎に、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録を前記データベース内に生成することであって、前記頂点データフィールドには前記誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ頂点の頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、前記辺データフィールドには前記ＬＧ頂点に対する前記誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ辺の前記辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる、前記ＩＣＳ記録を生成すること、及び
（ｖｉ）前記線グラフデータ構造内のＩＣＳ記録毎に、前記選択分子の前記選択分子データと前記ＩＣＳ記録内の前記頂点値及び前記辺値とに基づき前記ＩＣＳ記録の前記誘導連結サブグラフの全分子量を計算し前記分子量フィールド内に格納すること、をさせるプログラム命令を含む前記メモリ内のアプリケーションプログラム、
ｄ）エンドユーザとの通信のためのユーザインターフェース、及び
ｅ）前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
（ｉ）前記エンドユーザから照会分子量を受信すること、
（ｉｉ）前記照会分子量に整合する全分子量を前記分子量フィールド内に有するＩＣＳ記録を識別するために前記照会分子量に基づき前記データベースを検索すること、及び
（ｉｉｉ）前記識別されたＩＣＳ記録の前記頂点データフィールド内の前記頂点値及び前記辺データフィールド内の前記辺値を前記エンドユーザにより操作されるディスプレイデバイス上の提示のために前記ユーザインターフェースへ送信することを行わせさせる前記ユーザインターフェース内のプログラム命令、を含むシステム。
【請求項２】
前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
ａ）前記線グラフの誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成するために前記頂点データフィールド内の前記頂点値、前記辺データフィールド内の前記辺値、及び前記選択分子データを使用すること、及び
ｂ）前記グラフィック表現を前記エンドユーザにより操作される前記ディスプレイデバイスへ送信することを行わせさせる前記ユーザインターフェース内のプログラム命令をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
ｃ）前記分子量の規定公差を受信すること、
ｄ）前記データベースの前記検索のための一定範囲の分子量を計算し定義するために前記規定公差を使用すること、
ｅ）前記規定範囲の分子量内に入る前記分子量フィールド内の全分子量を有する前記データベース内の各ＩＣＳ記録を識別するために前記照会分子量及び前記範囲に基づき前記データベースを検索すること、及び
ｆ）前記識別されたＩＣＳ記録毎に、前記頂点データフィールド内の前記頂点値及び前記辺データフィールド内の前記辺値を前記エンドユーザへ提示するために前記ユーザインターフェースへ送信することをさせるプログラム命令を前記アプリケーションプログラム内にさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記選択分子データは、連結リスト、又は配列、又は隣接行列、又はグラフィック画像ファイル、又は化学図ファイル、又はスプレッドシートファイル、又はテキストファイル、又はＣＳＶファイル、又は．ＣＤＸファイル、．ＣＤＸＭＬファイル、又は．ＭＯＬファイル、又は．ＳＤＭファイル、ＣＡＤファイル、又はバイナリデータファイル内に格納された情報を解析することにより受信される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記一組の最小切断可能ユニット及び結合の前記接続サブセットは、前記選択分子の代謝物、又は前記選択分子の異化生成物、又は前記選択分子の気相断片化、又は前記選択分子の分解剤、又は前記選択分子の下部構造である、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＭＣＵグラフデータ構造は配列、隣接行列、隣接リスト、結合行列又は結合リストである、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記線グラフデータ構造は配列、隣接行列、隣接リスト、結合行列又は結合リストである、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記グラフトラバースアルゴリズムは、深さ優先検索アルゴリズム、又は幅優先検索アルゴリズム、又は逆検索アルゴリズム、又はツリー検索アルゴリズム、又はこれらの２つ以上の組み合わせである、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記選択分子は小分子である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記選択分子は巨大分子である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記巨大分子は、蛋白質、核酸、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、多糖又は合成高分子である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
ａ）前記選択分子データは、（Ａ）各最小切断可能ユニット内の一組の基本ユニット、（Ｂ）前記最小切断可能ユニット内の前記一組の基本ユニットを連結する一組の基本結合、（Ｃ）各基本ユニットの基本分子量、及び（Ｄ）前記最小切断可能ユニットのＭＣＵ接続プロファイルであって前記最小切断可能ユニット内の前記基本ユニットと前記基本結合との相対位置及びその間の接続を指示するＭＣＵ接続プロファイルを表す基本組成データを含み、
ｂ）前記データベース内に生成される前記ＩＣＳ記録はさらに、１つ又は複数の基本ユニット識別子が取り込まれる基本ユニットフィールドを含み、
ｃ）前記アプリケーションプログラムはさらに、前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
（ｉ）前記エンドユーザから照会基本ユニットを受信すること、
（ｉｉ）前記照会基本ユニットに整合する前記基本ユニットフィールド内の基本ユニット識別子を有するＩＣＳ記録を識別するために前記照会基本ユニットに基づき前記データベースを検索すること、
（ｉｉｉ）前記識別されたＩＣＳ記録の前記頂点データフィールド内の前記頂点値及び前記辺データフィールド内の前記辺値を前記エンドユーザにより操作されるディスプレイデバイス上の提示のために前記ユーザインターフェースへ送信することをさせるプログラム命令を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
マイクロプロセッサを使用して選択分子の下部構造を含むデータベースを生成するためのシステムであって、前記システムは、
ａ）メモリ、
ｂ）マイクロプロセッサ、
ｃ）前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、（Ａ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）選択分子内の最小切断可能ユニット及び結合の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを表す選択分子データを受信及び格納させる前記メモリ内の入力モジュール、
ｄ）前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、前記選択分子データに基づき前記選択分子の前記最小切断可能ユニットグラフデータ構造を前記メモリ内に生成させる前記メモリ内のＭＣＵグラフモジュールであって、前記最小切断可能ユニットグラフデータ構造には前記選択分子のＭＣＵグラフを表すＭＣＵグラフデータが取り込まれ、前記ＭＣＵグラフは複数のＭＣＵグラフ頂点及び複数のＭＣＵグラフ辺を有し、各ＭＣＵグラフ頂点は前記選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、各ＭＣＵグラフ辺は選択分子内の結合接続最小切断可能ユニットに対応する、ＭＣＵグラフモジュール、
ｅ）前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、前ＭＣＵグラフの線グラフを表す線グラフデータが取り込まれる線グラフデータ構造を生成させ前記メモリ内に格納させる前記メモリ内の線グラフモジュールであって、前記線グラフは複数のＬＧ頂点及び複数のＬＧ辺を有し、各ＬＧ頂点は前記ＭＣＵグラフ内のＭＣＵグラフ辺に対応し、各ＬＧ辺は前記ＭＣＵグラフ辺により連結されるＭＣＵグラフ内の一対のＭＣＵグラフ頂点に対応する、線グラフモジュール、
ｆ）前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、前記線グラフの複数の誘導連結サブグラフを判断するために前記線グラフデータ構造内の前記線グラフデータに対してグラフトラバースアルゴリズムを実行させる前記メモリ内のグラフトラバースモジュールであって、各誘導連結サブグラフは、前記線グラフ内のＬＧ頂点及びＬＧ辺の接続サブセットと、ＬＧ頂点及びＬＧ辺の前記接続サブセットの物理的配置とを含み、これらは併せて、一組の最小切断可能ユニット及び結合の接続サブセットと、前記選択分子内の前記最小切断可能ユニット及び結合の前記接続サブセットの相対位置とに一意的に対応する、グラフトラバースモジュール、
ｇ）前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに：
（ｉ）前記線グラフデータ構造内に表される誘導連結サブグラフ毎に、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録を前記データベース内に生成することであって、前記頂点データフィールドには前記誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ頂点の頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、前記辺データフィールドには前記ＬＧ頂点に対する前記誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ辺の前記辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる、前記ＩＣＳ記録を生成すること、及び
（ｉｉ）前記線グラフデータ構造内のＩＣＳ記録毎に、前記選択分子の前記選択分子データと前記ＩＣＳ記録内の前記頂点値及び前記辺値とに基づき前記ＩＣＳ記録の前記誘導連結サブグラフの全分子量を計算し前記分子量フィールド内に格納すること、をさせる前記メモリ内のサブグラフデータベース生成器を含む、システム。
【請求項１４】
前記選択分子データは、連結リスト、又は配列、又は隣接行列、又はグラフィック画像ファイル、又は化学図ファイル、又はスプレッドシートファイル、又はテキストファイル、又はＣＳＶファイル、又は．ＣＤＸファイル、．ＣＤＸＭＬファイル、又は．ＭＯＬファイル、又は．ＳＤＭファイル、ＣＡＤファイル、又はバイナリデータファイル内に格納された情報を解析することにより受信される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記一組の最小切断可能ユニット及び結合の前記接続サブセットは前記選択分子の代謝物、又は前記選択分子の異化生成物、又は前記選択分子の気相断片化、又は前記選択分子の分解剤、又は前記選択分子の下部構造である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ＭＣＵグラフデータ構造は配列、隣接行列、隣接リスト、結合行列又は結合リストである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記線グラフデータ構造は配列、隣接行列、隣接リスト、結合行列又は結合リストである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記グラフトラバースアルゴリズムは深さ優先検索アルゴリズム、又は幅優先検索アルゴリズム、又は逆検索アルゴリズム、又はツリー検索アルゴリズム、又はこれらの２つ以上の組み合わせである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
ａ）エンドユーザとの通信のためのユーザインターフェース、及び
ｂ）前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
（ｉ）前記エンドユーザから照会分子量を受信すること、
（ｉｉ）前記照会分子量に整合する全分子量を前記分子量フィールド内に有するＩＣＳ記録を識別するために前記照会分子量に基づき前記データベースを検索すること、及び
（ｉｉｉ）前記識別されたＩＣＳ記録の前記頂点データフィールド内の前記頂点値及び前記辺データフィールド内の前記辺値を前記エンドユーザにより操作されるディスプレイデバイス上の提示のために前記ユーザインターフェースへ送信することをさせるプログラム命令を前記メモリ内に有する検索エンジンをさらに含む請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
ａ）前記線グラフの誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成するために前記頂点データフィールド内の前記頂点値、前記辺データフィールド内の前記辺値、及び前記選択分子データを使用すること、及び
ｂ）前記グラフィック表現を前記エンドユーザにより操作される前記ディスプレイデバイスへ送信することを行わせさせる前記ユーザインターフェース内のプログラム命令をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
ａ）前記分子量の規定公差を受信すること、
ｂ）前記データベースの検索の一範囲の分子量を計算し定義するために前記規定公差を使用すること、
ｃ）前記規定範囲の分子量内に入る前記分子量フィールド内の全分子量を有する前記データベース内の各ＩＣＳ記録を識別するために前記照会分子量及び前記範囲に基づき前記データベースを検索すること、及び
ｄ）前記識別されたＩＣＳ記録毎に、前記頂点データフィールド内の前記頂点値及び前記辺データフィールド内の前記辺値を前記エンドユーザへ提示するために前記ユーザインターフェースへ送信することを行わせさせる前記アプリケーションプログラム内のプログラム命令をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記グラフトラバースアルゴリズムは、深さ優先検索アルゴリズム、幅優先検索アルゴリズム、逆検索アルゴリズム、ツリー検索アルゴリズム、又はこれらの２つ以上の組み合わせである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２３】
前記選択分子は小分子である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２４】
前記選択分子は巨大分子である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記巨大分子は、蛋白質、核酸、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、多糖又は合成高分子である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２６】
マイクロプロセッサ及びメモリデバイスを使用して選択分子の下部構造を識別する方法であって、前記方法は、
ａ）前記マイクロプロセッサにより、（Ａ）前記選択分子内の一組の最小切断可能ユニット、（Ｂ）前記選択分子内の前記一組の規定最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）前記選択分子の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを表す選択分子データを受信しメ前記モリデバイス内に格納すること、
ｂ）前記マイクロプロセッサにより、前記選択分子データに基づき、前記選択分子の最小切断可能ユニットグラフデータ構造を生成し前記メモリデバイス内に格納することであって、前記最小切断可能ユニットグラフデータ構造には前記選択分子のＭＣＵグラフを表すＭＣＵグラフデータが取り込まれ、前記ＭＣＵグラフは複数のＭＣＵグラフ頂点及び複数のＭＣＵグラフ辺を有し、各ＭＣＵグラフ頂点は前記選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、各ＭＣＵグラフ辺は選択分子内の結合接続最小切断可能ユニットに対応する、前記選択分子の最小切断可能ユニットグラフデータ構造を生成し格納すること
ｃ）前記マイクロプロセッサにより、前記ＭＣＵグラフデータに基づき、線グラフデータ構造を生成し前記メモリデバイス内に格納することであって、前記線グラフデータ構造には前記ＭＣＵグラフの線グラフを表す線グラフデータが取り込まれ、前記線グラフは複数のＬＧ頂点及び複数のＬＧ辺を有し、各ＬＧ頂点は前記ＭＣＵグラフ内のＭＣＵグラフ辺に対応し、各ＬＧ辺は前記ＭＣＵグラフ辺により連結されるＭＣＵグラフ内の一対のＭＣＵグラフ頂点に対応する、前記線グラフデータ構造を生成し格納すること、
ｄ）前記線グラフの複数の誘導連結サブグラフを判断するために前記線グラフデータ構造内の前記線グラフデータに対してグラフトラバースアルゴリズムを前記マイクロプロセッサ上で実行することであって、各誘導連結サブグラフは、前記線グラフ内のＬＧ頂点及びＬＧ辺の接続サブセットと、ＬＧ頂点及びＬＧ辺の前記接続サブセットの物理的配置とを含み、これらは併せて、前記一組の最小切断可能ユニット及び結合の接続サブセットと、前記選択分子内の前記最小切断可能ユニット及び結合の前記接続サブセットの相対位置とに一意的に対応する、前記グラフトラバースアルゴリズムを実行すること、
ｅ）前記マイクロプロセッサにより、前記線グラフデータ構造内に表される誘導連結サブグラフ毎に、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録を前記データベース内に生成することであって、前記頂点データフィールドには前記誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ頂点の頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、前記辺データフィールドには前記ＬＧ頂点に対する前記誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ辺の前記辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる、前記ＩＣＳ記録を生成すること、及び
ｆ）前記マイクロプロセッサにより、前記線グラフデータ構造内のＩＣＳ記録毎に、前記選択分子の前記選択分子データと前記ＩＣＳ記録内の前記頂点値及び前記辺値とに基づき前記ＩＣＳ記録の前記誘導連結サブグラフの全分子量を計算し前記分子量フィールド内に格納することを含む方法。
【請求項２７】
前記グラフトラバースアルゴリズムは、深さ優先検索アルゴリズム、又は幅優先検索アルゴリズム、又は逆検索アルゴリズム、又はツリー検索アルゴリズム、又はこれらの２つ以上の組み合わせである、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
ａ）マイクロプロセッサにより照会分子量を受信すること、
ｂ）前記マイクロプロセッサにより、前記照会分子量に整合する全分子量を前記分子量フィールド内に有するＩＣＳ記録を識別するために前記照会分子量に基づき前記データベースを検索すること、及び
ｃ）前記識別されたＩＣＳ記録の前記頂点データフィールド内の前記頂点値及び前記辺データフィールド内の前記辺値の表現を前記表示デバイスへ送信すること、をさらに含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
ａ）前記マイクロプロセッサにより、前記選択分子の前記接続プロファイル、前記頂点データフィールド内の前記頂点値及び前記辺データフィールド内の前記辺値に基づき前記線グラフの誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成すること、及び
ｂ）前記グラフィック表現を前記ディスプレイデバイスへ送信すること、をさらに含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記選択分子は小分子である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記選択分子は巨大分子である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記巨大分子は、蛋白質、核酸、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、多糖又は合成高分子である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記一組の最小切断可能ユニット及び結合の前記接続サブセットは、前記選択分子の代謝物、又は前記選択分子の異化生成物、又は前記選択分子の気相断片化、又は前記選択分子の分解剤、又は前記選択分子の下部構造である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
選択分子の下部構造を識別することを容易にするためにデータベースを生成するためのシステムであって、前記システムは
ａ）マイクロプロセッサ、
ｂ）メモリデバイス、及び
ｃ）前記マイクロプロセッサに、
（ｉ）（Ａ）前記選択分子の最小切断可能ユニット、（Ｂ）前記選択分子の各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｃ）前記選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合のタイプを識別する前記選択分子の化学線図と注釈とを表すデータを受信すること、
（ｉｉ）前記選択分子の最小切断可能ユニットグラフ隣接行列を生成することであって、前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列は複数の記録を有し、各記録は、一対の頂点に対応し、そして辺が前記対の間に存在する場合には第１の値又は辺が前記対の間に存在しない場合には第２の値が割り当てられるフィールドを有し、各頂点は前記選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、辺は前記選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合を表す、前記選択分子の最小切断可能ユニットグラフ隣接行列を生成すること、
（ｉｉｉ）前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列から線グラフ隣接行列を生成することであって、前記線グラフ隣接行列は複数の頂点を有し、各頂点は、最前記小結合可能ユニットグラフ隣接行列の一対の辺に対応し、そして終点が前記対の辺の間に存在する場合には前記第１の値又は終点が前記対の辺の間に存在しない場合には前記第２の値が割り当てられるフィールドを有し、前記線グラフ隣接行列は前記辺により接続された終点に基づき前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の各辺の頂点を有し、頂点は前記選択分子の前記最小切断可能ユニット間の結合を表す、前記線グラフ隣接行列を生成すること、
（ｉｖ）前記最小切断可能ユニット隣接行列から「辺対頂点」隣接行列を生成することであって、前記「辺対頂点」隣接行列は複数の要素を有し、各要素は、前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の辺及び頂点に対応し、そして、前記辺及び前記頂点が互いに接続される場合は前記第１の値又は前記辺及び前記頂点が互いに接続されない場合は前記第２の値が割り当てられるフィールドを有し、前記頂点は前記選択分子の最小切断可能ユニットを表し、前記辺は前記選択分子の前記最小切断可能ユニットを接続する結合を表す、前記「辺対頂点」隣接行列を生成すること、
（ｖ）前記選択分子の複数の誘導連結サブグラフを判断するためにグラフトラバースアルゴリズムを使用することにより前記線グラフ隣接行列及び前記「辺対頂点」グラフ隣接行列をトラバースすることであって、各誘導連結サブグラフは、前記線グラフ内のＬＧ頂点及びＬＧ辺の接続サブセットと、ＬＧ頂点及びＬＧ辺の前記接続サブセットの物理的配置とを含み、これらは併せて、前記一組の最小切断可能ユニット及び結合の接続サブセットと、前記選択分子内の前記最小切断可能ユニット及び結合の前記接続サブセットの相対位置とに一意的に対応する、前記線グラフ隣接行列及び前記「辺対頂点」グラフ隣接行列をトラバースすること、及び
（ｖｉ）前記誘導連結サブグラフの各誘導連結サブグラフの分子量を計算し前記データベース内に格納することであって、各誘導連結サブグラフの前記分子量は前記誘導連結サブグラフのあらゆる頂点の前記分子量を取り出し加算することにより計算される、前記誘導連結サブグラフの各誘導連結サブグラフの分子量を計算し格納すること、をさせる前記メモリデバイス上のプログラム命令を含む、システム。
【請求項３５】
マイクロプロセッサ及びメモリデバイスを使用して選択分子の下部構造を識別することを容易にするためにデータベースを生成するためのシステムであって、前記システムは、
ａ）（Ａ）選択分子の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子の各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｃ）選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合のタイプを識別する選択分子の化学線図と注釈とを受信する、グラフィック入力モジュール、
ｂ）前記マイクロプロセッサに前記選択分子の最小切断可能ユニットグラフ隣接行列を生成させるために前記マイクロプロセッサにより実行可能な前記メモリデバイス上の行列生成器モジュールであって、前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列は複数の記録を有し、各記録は、一対の頂点に対応し、そして辺が前記対の間に存在する場合には第１の値又は辺が前記対の間に存在しない場合には第２の値が割り当てられるフィールドを有し、各頂点は前記選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、辺は前記選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合を表する、行列生成器モジュール、
ｃ）前記マイクロプロセッサに前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列から線グラフ隣接行列を生成させるために前記マイクロプロセッサにより実行可能な前記メモリデバイス上の線グラフ行列生成器モジュールであって、前記線グラフ隣接行列は複数の頂点を有し、各頂点は、最前記小結合可能ユニットグラフ隣接行列の一対の辺に対応し、そして終点が前記対の辺の間に存在する場合には前記第１の値又は終点が前記対の辺の間に存在しない場合には前記第２の値が割り当てられるフィールドを有し、前記線グラフ隣接行列は、前記辺により接続された終点に基づき前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の各辺の頂点を有し、頂点は前記選択分子の前記最小切断可能ユニット間の結合を表す、線グラフ行列生成器モジュール、
ｄ）前記マイクロプロセッサに前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列から「辺対頂点」行列を生成させるために前記マイクロプロセッサにより実行可能な前記メモリデバイス上の「辺対頂点」行列生成器モジュールであって、「辺対頂点」行列は複数の要素を有し、各要素は、前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の辺及び頂点に対応し、そして、前記辺及び前記頂点が互いに接続される場合は前記第１の値又は前記辺及び前記頂点が互いに接続されない場合は前記第２の値が割り当てられるフィールドを有し、前記頂点は前記選択分子の最小切断可能ユニットを表し前記辺は前記選択分子の前記最小切断可能ユニットを接続する結合を表す、「辺対頂点」行列生成器モジュール、
ｅ）前記マイクロプロセッサに、前記線グラフ隣接行列及び前記「辺対頂点」行列内の前記値割り当てに基づき、前記線グラフ隣接行列の誘導連結サブグラフを生成しデータベース内に格納するために深さ優先又は幅優先検索を使用することにより前記隣接行列及び前記「辺対頂点」行列をトラバースさせる前記マイクロプロセッサにより実行可能なグラフトラバースエンジン、及び
ｆ）前記マイクロプロセッサに、各誘導連結サブグラフの分子量を計算させ前記データベース内に格納させる前記マイクロプロセッサにより実行可能な分子量計算器モジュールであって、各誘導連結サブグラフの前記分子量は前記誘導連結サブグラフのあらゆる頂点の前記分子量を取り出し加算することにより計算される、分子量計算器モジュールを含むシステム。
【請求項３６】
マイクロプロセッサを使用することにより選択分子の下部構造を識別するための方法であって、前記方法は、
ａ）（Ａ）前記選択分子の最小切断可能ユニット、（Ｂ）前記選択分子の各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｃ）前記選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合のタイプを識別する前記選択分子の化学線図と注釈とを受信するためにグラフィック入力モジュールを前記マイクロプロセッサ上で実行すること、
ｂ）前記選択分子の最小切断可能ユニットグラフ隣接行列を生成するために行列生成器モジュールを前記マイクロプロセッサ上で実行することであって、前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列は複数の記録を有し、各記録は、一対の頂点に対応し、そして辺が前記対の間に存在する場合には第１の値又は辺が前記対の間に存在しない場合には第２の値が割り当てられるフィールドを有し、各頂点は前記選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、辺は前記選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合を表する、前記行列生成器モジュールを実行すること、
ｃ）前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列から線グラフ隣接行列を生成するために線グラフ行列生成器モジュールを前記マイクロプロセッサ上で実行することであって、前記線グラフ隣接行列は複数の頂点を有し、各頂点は、最前記小結合可能ユニットグラフ隣接行列の一対の辺に対応し、そして終点が前記対の辺の間に存在する場合には前記第１の値又は終点が前記対の辺の間に存在しない場合には前記第２の値が割り当てられるフィールドを有し、前記線グラフ隣接行列は、前記辺により接続された終点に基づき前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の各辺の頂点を有し、頂点は前記選択分子の前記最小切断可能ユニット間の結合を表す、前記線グラフ行列生成器モジュールを実行すること、
ｄ）前記最小切断可能ユニット隣接行列から「辺対頂点」行列を生成するために「辺対頂点」行列生成器モジュールを前記マイクロプロセッサ上で実行することであって、前記「辺対頂点」行列は複数の要素を有し、各要素は、前記最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の辺及び頂点に対応し、そして、前記辺及び前記頂点が互いに接続される場合は前記第１の値又は前記辺及び前記頂点が互いに接続されない場合は前記第２の値が割り当てられるフィールドを有し、前記頂点は前記選択分子の最小切断可能ユニットを表し前記辺は前記選択分子の前記最小切断可能ユニットを接続する結合を表す、前記「辺対頂点」行列生成器モジュールを実行すること、
ｅ）前記線グラフ隣接行列の誘導連結サブグラフを生成し格納するためにグラフィック検索を使用することにより前記線グラフ隣接行列及び前記「辺対頂点」行列をトラバースするグラフトラバースエンジンを前記マイクロプロセッサ上で実行すること、及び
ｆ）前記グラフトラバースエンジンにより生成された各誘導連結サブグラフの分子量を計算し前記データベース内に格納する分子量計算器モジュールを前記マイクロプロセッサ上で実行することであって、各誘導連結サブグラフの前記分子量は前記誘導連結サブグラフのあらゆる頂点の前記分子量を取り出し加算することにより計算される、前記分子量計算器モジュールを実行すること、を含む方法。
【請求項３７】
選択分子の化学的下部構造を識別するためにマイクロプロセッサを使用してコンピュータシステムのメモリ内のデータベースを生成し検索するための装置であって、前記装置は、
ａ）前記メモリ内に格納された入力モジュール、
ｂ）前記メモリ内に格納されたデータベース生成モジュール、及び
ｃ）前記メモリ内に格納された検索エンジンを含み、
ｄ）前記入力モジュールは、前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、（Ａ）前記選択分子内の一組の最小切断可能ユニット、（Ｂ）前記選択分子内の一組の最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）前記選択分子の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを表す選択分子データを受信させ前記メモリ内に格納させるプログラム命令を含み、
ｅ）前記データベース生成モジュールは、前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
（ｉ）前記選択分子データに基づき、前記選択分子のＶ２Ｖ隣接行列を生成し前記メモリ内に格納することであって、前記Ｖ２Ｖ隣接行列は複数のＶ２Ｖベクトルを含み、前記複数のＶ２Ｖベクトルには、前記一対の頂点が選択分子内の結合により互いに接続されるかどうかを前記選択分子内の頂点の対毎に識別するために１組の選択されたＶ２Ｖ値が取り込まれる、前記選択分子のＶ２Ｖ隣接行列を生成し格納すること、
（ｉｉ）前記Ｖ２Ｖ隣接行列に基づき前記選択分子の「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）隣接行列を生成し前記メモリ内に格納することであって、前記Ｅ２Ｖ隣接行列は複数のＥ２Ｖベクトルを含み、前記複数のＥ２Ｖベクトルには、前記各辺頂点対の前記辺及び頂点が前記選択分子内で互いに直接接続されるかどうかを前記Ｖ２Ｖ隣接行列内の辺頂点対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｖ値が取り込まれる、前記選択分子の「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）隣接行列を生成し格納すること、及び
（ｉｉｉ）前記Ｅ２Ｖ隣接行列内のデータに基づき「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）隣接行列を生成し前記メモリ内に格納することであって、前記Ｅ２Ｅ隣接行列は複数のＥ２Ｅベクトルを含み、前記複数のＥ２Ｅベクトルには、前記各辺対が前記選択分子内で頂点により互いに直接接続されるかどうかを前記選択分子内の辺対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｅ値が取り込まれる、前記「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）隣接行列を生成し格納すること、
（ｉｖ）前記Ｅ２Ｅグラフのあらゆる誘導連結サブグラフ、前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる頂点の頂点位置、及び前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる辺の辺位置を判断するために、前記Ｅ２Ｖ隣接行列内の前記Ｅ２Ｖ値及び前記Ｅ２Ｅ隣接行列内のＥ２Ｅ値に対してグラフ横断アルゴリズムを実行すること、
（ｖ）前記Ｅ２Ｅグラフの前記あらゆる誘導連結サブグラフに関し、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録を前記データベース内に生成することであって、前記頂点データフィールドには前記誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる頂点の前記頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、前記辺データフィールドには前記誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる辺の前記辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる、前記ＩＣＳ記録を生成すること、
（ｖｉ）前記ＩＣＳ記録の前記誘導連結サブグラフの全分子量を計算し各ＩＣＳ記録の前記分子量フィールド内に格納するために、前記接続プロファイル、前記選択分子の要素の前記一組の分子量、及びあらゆる誘導連結サブグラフの前記ＩＣＳ記録を使用することをさせるプログラム命令を含み、及び
ｆ）前記検索エンジンは前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
（ｉ）規定分子量を受信すること、
ｉｉ）前記分子量フィールド内の前記全分子量が前記規定分子量に等しい少なくとも１つのＩＣＳ記録を発見するために前記データベースを検索すること、及び
ｉｉｉ）前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の前記頂点データフィールドの前記頂点値及び前記辺データフィールドの前記辺値をディスプレイデバイスへ送信することをさせるプログラム命令を含む、装置。
【請求項３８】
前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の前記誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成し前記ディスプレイデバイス上に表示するために前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の接続プロファイル、要素の前記リスト、前記頂点データフィールド内の前記頂点値及び前記辺データフィールド内の辺値を取り出し使用することをさせるプログラム命令を含む前記メモリ内に格納された視覚化器モジュールをさらに含む請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記グラフィック表現は、
ａ）化学構造線図、又は
ｂ）ＭＣＵグラフ線図、又は
ｃ）「頂点対頂点」（Ｖ２Ｖ）グラフ線図、又は
ｄ）「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）グラフ線図、又は
ｅ）「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）グラフ線図、又は
ｆ）線グラフ線図、又は
ｇ）これらの線図のうちの２つ以上の組み合わせを含む、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記データベース生成モジュールの制御下で前記マイクロプロセッサにより実行される前記グラフ横断アルゴリズムは、
ａ）深さ優先検索アルゴリズム、又は
ｂ）幅優先探索アルゴリズム、又は
ｃ）逆検索アルゴリズム、又は
ｄ）ツリー検索アルゴリズム、又は
ｅ）これらグラフトラバースアルゴリズムのうちの２つ以上の任意の組み合わせを含む、請求項３７に記載の装置。
【請求項４１】
前記検索エンジンはさらに、前記マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、
ａ）前記分子量の規定公差を受信すること、
ｂ）前記データベースの検索の一範囲の分子量を計算し定義するために前記規定公差を使用すること、及び
ｃ）前記分子量フィールド内の前記全分子量が前記規定範囲の分子量内に入る前記少なくとも前記１つのＩＣＳ記録を発見するために前記データベースを検索すること、をさせるプログラム命令を含む、請求項３７に記載の装置。
【請求項４２】
前記規定ＭＣＵの一組のＭＣＵ特性を含む前記メモリ内に格納されたＭＣＵライブラリをさらに含む請求項３７に記載の装置であって、前記一組のＭＣＵ特性は、
ａ）前記規定ＭＣＵ内の構成要素のリスト、又は
ｂ）前記規定ＭＣＵの構成要素の分子量、又は
ｃ）規定ＭＣＵの化学構造、又は
ｄ）前記規定ＭＣＵの一般名、又は
ｅ）これらのうちの２つ以上の任意の組み合わせを含む、装置。
【請求項４３】
前記Ｅ２Ｅグラフ前記誘導連結サブグラフのそれぞれは、辺及び頂点の連結集合と、辺及び頂点の前記連結集合の物理的配置とを有し、これらは、要素の連結集合、前記選択分子の代謝物、又は前記選択分子の異化生成物、又は前記選択分子の気相断片化、又は前記選択分子の分解剤、又は前記選択分子の下部構造の要素の前記連結集合の物理的配置とに一意的に対応する、請求項３７に記載の装置。
【請求項４４】
前記選択分子は小分子である請求項３７に記載の装置。
【請求項４５】
前記選択分子は巨大分子である、請求項３７に記載の装置。
【請求項４６】
前記巨大分子は、蛋白質、核酸、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、多糖又は合成高分子である、請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
選択分子の化学的下部構造を識別するためにコンピュータシステムのメモリ内のデータベースを生成し検索するための装置であって、前記装置は、
ａ）マイクロプロセッサ、
ｂ）前記メモリ内に格納された入力モジュール、及び
ｃ）前記メモリ内に格納されたデータベース生成モジュール、を含み
ｄ）前記入力モジュールは、前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、（Ａ）前記選択分子内の一組の最小切断可能ユニット、（Ｂ）前記選択分子内の一組の最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）前記選択分子の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを表す選択分子データを受信させ前記メモリ内に格納させるプログラム命令を含み、
ｅ）前記データベース生成モジュールは、前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
（ｉ）前記接続プロファイルに基づき前記選択分子の「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）グラフを生成し前記メモリ内に格納することであって、前記Ｅ２Ｖグラフは複数のＥ２Ｖベクトルを含み、前記複数のＥ２Ｅベクトルには、前記各辺頂点対の前記辺及び前記頂点が前記選択分子の前記接続プロファイル内で互いに直接接続されるかどうかを前記選択分子内の辺頂点対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｖ値が取り込まれる、前記選択分子の「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）グラフを生成し格納すること、
（ｉｉ）前記Ｅ２Ｖグラフ内のデータに基づき「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）グラフを生成し前記メモリ内に格納することであって、前記Ｅ２Ｅグラフは複数のＥ２Ｅベクトルを含み、
前記複数のＥ２Ｅベクトルには、前記各辺対が前記選択分子の前記接続プロファイル内で頂点により互いに直接接続されるかどうかを前記選択分子内の辺対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｅ値が取り込まれる、前記「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）グラフを生成し格納すること、
（ｉｉｉ）前記Ｅ２Ｅグラフのあらゆる誘導連結サブグラフ、前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる頂点の頂点位置、及び前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる辺の辺位置を判断するために、前記Ｅ２Ｖグラフ及び前記Ｅ２Ｅグラフ両方に対してグラフ横断アルゴリズムを実行すること、
（ｉｖ）前記Ｅ２Ｅグラフの前記あらゆる誘導連結サブグラフに関し、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録を前記データベース内に生成することであって、前記頂点データフィールドには前記誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる頂点の前記頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、前記辺データフィールドには前記誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる辺の前記辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる、前記ＩＣＳ記録を生成すること、及び
（ｖ）前記ＩＣＳ記録の前記誘導連結サブグラフの全分子量を計算し各ＩＣＳ記録の前記分子量フィールド内に格納するために、前記接続プロファイル、前記選択分子の要素の前記一組の分子量、及びあらゆる誘導連結サブグラフの前記ＩＣＳ記録を使用すること、をさせるプログラム命令を含む、装置。
【請求項４８】
前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
ａ）規定分子量から受信すること、
ｂ）前記分子量フィールド内の前記全分子量が前記規定分子量に等しい少なくとも１つのＩＣＳ記録を発見するために前記データベースを検索すること、及び
ｃ）前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の頂点データフィールドの頂点値及び辺データフィールドの辺値をディスプレイデバイスへ送信すること、をさせるプログラム命令を有する前記メモリ内に格納された検索エンジンをさらに含む請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記検索エンジンはさらに、前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
ａ）前記分子量の規定公差を受信すること、
ｂ）前記データベースの前記検索の一範囲の分子量を計算し定義するために前記規定公差を使用すること、及び
ｃ）前記分子量フィールド内前記の全分子量が前記規定範囲の分子量内に入る前記少なくとも１つのＩＣＳ記録を発見するために前記データベースを検索すること、をさせるプログラム命令を含む、請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の前記誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成し前記ディスプレイデバイス上に表示するために前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の接続プロファイル、要素の前記リスト、前記頂点データフィールド内の前記頂点値及び前記辺データフィールド内の辺値を取り出し使用することをさせるプログラム命令を含む前記メモリ内に格納された視覚化器モジュール、をさらに含む請求項４７に記載の装置。
【請求項５１】
前記グラフィック表現は、
ａ）化学構造線図、又は
ｂ）ＭＣＵグラフ線図、又は
ｃ）「頂点対頂点」（Ｖ２Ｖ）グラフ線図、又は
ｄ）「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）グラフ線図、又は
ｅ）「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）グラフ線図、又は
ｆ）線グラフ線図、又は
ｇ）これらのうちの２つ以上の組み合わせを含む、請求項４７に記載の装置。
【請求項５２】
前記データベース生成モジュールの制御下で前記マイクロプロセッサにより実行される前記グラフ横断アルゴリズムは、
ａ）深さ優先検索アルゴリズム、又は
ｂ）幅優先探索アルゴリズム、又は
ｃ）逆検索アルゴリズム、又は
ｄ）ツリー検索アルゴリズム、又は
ｅ）これらのうちの２つ以上のうちの任意の組み合わせを含む、請求項４７に記載の装置。
【請求項５３】
前記規定ＭＣＵの一組のＭＣＵ特性を含む前記メモリ内に格納されたＭＣＵライブラリをさらに含む請求項４７に記載の装置であって、前記一組のＭＣＵ特性は、
ａ）前記規定ＭＣＵ内の構成要素のリスト、又は
ｂ）前記規定ＭＣＵの構成要素の分子量、又は
ｃ）前記規定ＭＣＵの化学構造、又は
ｄ）前記規定ＭＣＵの一般名、又は
ｅ）これらのうちの２つ以上の任意の組み合わせを含む装置。
【請求項５４】
前記Ｅ２Ｅグラフ前記誘導連結サブグラフのそれぞれは、辺及び頂点の連結集合と、辺及び頂点の前記連結集合の物理的配置とを有し、これらは、要素の連結集合と、前記選択分子の代謝物、又は前記選択分子の異化生成物、又は前記選択分子の気相断片化、又は前記選択分子の分解剤、又は前記選択分子の下部構造の要素の前記連結集合の物理的配置とに一意的に対応する、請求項４７に記載の装置。
【請求項５５】
前記選択分子は小分子である、請求項４７に記載の装置。
【請求項５６】
前記選択分子は巨大分子である、請求項４７に記載の装置。
【請求項５７】
前記巨大分子は、蛋白質、核酸、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、多糖又は合成高分子である、請求項４７に記載の装置。
【請求項５８】
選択分子の化学的下部構造の一組の構成要素及び前記構成要素の物理的配置を記述する情報を発見しディスプレイデバイスへ送信するためにデータベースを検索するための装置であって、前記装置は、
ａ）マイクロプロセッサ、
ｂ）それぞれが分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含む複数のＩＣＳ記録を含むデータベースへの電子ユーザインターフェースであって、前記頂点データフィールドには前記選択分子の接続性プロファイルを表す線グラフの誘導連結サブグラフ内のあらゆる頂点の頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、前記辺データフィールドには前記誘導連結サブグラフ内のあらゆる辺の辺位置を指示するように構成された辺値が取り込められる、電子ユーザインターフェース、
ｃ）前記マイクロプロセッサに規定分子量を受信させるように構成された入力モジュール、
ｄ）前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、前記分子量フィールド内の前記全分子量が前記規定分子量に等しい少なくとも１つのＩＣＳ記録を発見するために前記データベースへの電子インターフェースを使用させるプログラム命令を有する検索エンジン、及び
ｅ）前記マイクロプロセッサが前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の前記頂点データフィールドの前記頂点値及び前記辺データフィールドの前記辺値を前記ディスプレイデバイスへ送信するように構成された前記メモリ内に格納された出力モジュール、を含む装置。
【請求項５９】
前記検索エンジンはさらに、前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
ａ）前記分子量の規定公差を受信すること、
ｂ）前記データベースの前記検索の一範囲の分子量を計算し定義するために前記規定公差を使用すること、及び
ｃ）前記分子量フィールド内の前記全分子量が前記規定範囲の分子量内に入る前記少なくとも１つのＩＣＳ記録を発見するために前記データベースを検索すること、をさせるプログラム命令を含む、請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
ａ）前記選択分子の接続プロファイル、
ｂ）前記選択分子の要素のリスト、及び
ｃ）前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の前記誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成し前記ディスプレイデバイス上に表示するために前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の接続プロファイル、要素の前記リスト、前記頂点データフィールド内の前記頂点値及び前記辺データフィールド内の前記辺値を使用することをさせるプログラム命令を含む前記メモリ内に格納された視覚化器モジュール、をさらに含む請求項５８に記載の装置。
【請求項６１】
前記グラフィック表現は、
ａ）化学構造線図、又は
ｂ）ＭＣＵグラフ線図、又は
ｃ）「頂点対頂点」（Ｖ２Ｖ）グラフ線図、又は
ｄ）「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）グラフ線図、又は
ｅ）「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）グラフ線図、又は
ｆ）線グラフ線図、又は
ｇ）これらの線図のうちの２つ以上の組み合わせを含む、請求項６０に記載の装置。
【請求項６２】
ａ）前記データベース、
ｂ）前記マイクロプロセッサにより実行されると前記マイクロプロセッサに、
（ｉ）前記接続プロファイルに基づき前記選択分子の「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）グラフを生成し前記メモリ内に格納することであって、前記Ｅ２Ｖグラフは複数のＥ２Ｖベクトルを含み、前記複数のＥ２Ｅベクトルには、前記各辺頂点対の前記辺及び前記頂点が前記選択分子の前記接続プロファイル内で互いに直接接続されるかどうかを前記選択分子内の辺頂点対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｖ値が取り込まれる、前記選択分子の「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）グラフを生成し格納すること、及び
（ｉｉ）前記Ｅ２Ｖグラフ内のデータに基づき「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）グラフを生成し前記メモリ内に格納することであって、前記Ｅ２Ｅグラフは複数のＥ２Ｅベクトルを含み、前記複数のＥ２Ｅベクトルには、前記各辺対が前記選択分子の前記接続プロファイル内で頂点により互いに直接接続されるかどうかを前記選択分子内の辺対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｅ値が取り込まれる、前記「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）グラフを生成し格納すること、
（ｉｉｉ）前記Ｅ２Ｅグラフのあらゆる誘導連結サブグラフ、前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる頂点の頂点位置、及び前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる辺の辺位置を判断するために、前記Ｅ２Ｖグラフ及び前記Ｅ２Ｅグラフ両方に対してグラフ横断アルゴリズムを実行すること、
（ｉｖ）前記Ｅ２Ｅグラフの前記あらゆる誘導連結サブグラフに関し、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録を前記データベース内に生成することであって、前記頂点データフィールドには前記誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる頂点の前記頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、前記辺データフィールドには前記誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる辺の前記辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる、前記ＩＣＳ記録を生成すること、及び
（ｖ）前記ＩＣＳ記録の前記誘導連結サブグラフの全分子量を計算し各ＩＣＳ記録の前記分子量フィールド内に格納するために、前記接続プロファイル、前記選択分子の要素の前記一組の分子量、及びあらゆる誘導連結サブグラフの前記ＩＣＳ記録を使用すること
をさせるプログラム命令を前記メモリ内に格納されたデータベース生成モジュールをさらに含む請求項５８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、錯体分子（特に生体分子などの巨大分子）の下部構造を識別するためのシステム、装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
医薬化合物の下部構造（代謝物など）を識別し特徴付けることは、創薬の重要部分であり、その生物活性に影響を与え、その結果、生体利用率が低下され毒性が増強された代謝物をしばしば生じる。このような代謝物の構造を理解すること、及び、代謝変換の特定部位を定義することは、例えば安定性及び毒性問題を克服するために主化合物又は薬候補の合成最適化を誘導する際に有用である。
【０００３】
現在の代謝物識別（ＭｅｔＩＤ：metabolite identification）手法は、その構造の予備知識無しには生体マトリックスから治療用蛋白質及びペプチド（ＴＰＰ：therapeutic protein and peptide）などの巨大分子の代謝物を系統的に特徴付けることができなかった。ＭＡＳＳＣＡＰ、ＳＥＱＵＥＳＴ及びＭａｓｓＭｅｔａＳｉｔｅなどのいくつかの既製の小分子ＭｅｔＩＤソフトウェアは、小分子薬及び小さな直鎖ペプチドの代謝物を特徴付けるのに有用であるが、このソフトウェアはより大きな生体分子（巨大非直鎖ペプチド／タンパク質など）のＭｅｔＩＤとは十分には適合してこなかった。以下の少なくとも３つの理由がある：（ｉ）大抵の小分子ＭｅｔＩＤソフトウェアは巨大分子のモノアイソトピックピークを正しく逆畳み込み（deconvolute）することができなく、正しくない入力質量値を生じる、（ｉｉ）大抵の小分子ＭｅｔＩＤソフトウェアは小分子薬用に設計された原子ベースアルゴリズムを使用し、ＴＰＰなどの典型的な巨大生体分子の原子の数は通常、小分子のものより１〜２桁高く、このような原子ベースアルゴリズムの大きな計算複雑性を導入する、（ｉｉｉ）巨大分子は従来の小分子ソフトウェアにおいては一般的に考慮されない独特な代謝過程を有するので小分子ＭｅｔＩＤに有用な情報（シトクロムＰ４５０代謝経路又は質量欠損フィルタなど）は巨大分子に適用しない。
【０００４】
分子の原子ベース表現に伴う計算複雑性はコンピュータ解析を妨げ得る。所与のコンピュータ内のＲＡＭの量に依存して、１０００万を越える代謝物を有する分子の代謝物のすべてを識別するために必要とされる処理はコンピュータを完全にダウンさせる可能性が高いだろう。１ギガバイトのＲＡＭは本発明者らの経験では約１００万の下部構造を扱い得る。所与の複合巨大分子の理論的代謝物の数はしばしば１０００万を越える。
【０００５】
加えて、蛋白質構造を解析するための従来のソフトウェア（例えばプロテオミクスベースソフトウェア）は、通常、アミド及び二硫化物結合切断を計算するが、予期しない修飾形態（＋オキシ、＋Ｐ、＋Ｍｅｔなど）、非天然アミノ酸、生体内二硫化物スクランブル、非天然鎖及び非特異性蛋白質切断を含む巨大分子（ＴＰＰなど）の完全な予測不能代謝プロファイルに対処することができなかった。
【０００６】
したがって、非線形ペプチド及び巨大分子を解読することができるシステム及び処理、並びに生体マトリクス中の蛋白質バックグラウンドから治療用ペプチド又は蛋白質などの巨大分子の代謝物を差別化することを容易にするだけでなく当該の代謝物の構造の解明も容易にするシステム及び方法論の著しい必要性がある。巨大分子代謝物の構造を生成し表示するシステム及び処理の著しい必要性もある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
本発明のいくつかの実施形態は、分子の下部構造（代謝物など）、特に、識別し特徴づけるのがこれまで困難であった生体分子などの巨大分子の下部構造を識別するためのシステム、装置及び方法を提供することにより上述の必要性に対処する。実際、データ解釈は現在のペプチド／タンパク質代謝物識別のボトルネックであり且つボトルネックであり続ける。
【０００８】
本発明はすべてのタイプの分子の下部構造を識別するのに適用可能であり且つ有用である。選択分子は巨大分子、高分子、又は小分子であり得る。巨大分子は、限定しないが、ペプチド、ポリペプチド、抗体、蛋白質、酵素、免疫グロブリン、脂質、核酸、炭水化物、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、多糖、及び高分子などのアミノ酸ベース分子を含む。選択分子はまた共役分子及び交差結合分子であり得る。
【０００９】
小分子は、自然発生か人為的に生成された（例えば化学合成を介し）かにかかわらず比較的低い分子量を有する有機分子を含む。本発明のいくつかの実施形態は、動物、好適には哺乳動物、より好適には人間において局所的又は系統的効果を生じるという点で、生物学的に活性である小分子を解析するのに有用である。いくつかの実施形態では、小分子は約９００ダルトン以下の分子量を有する。
【００１０】
一般的に、本発明のいくつかの実施形態は、錯体分子の代謝物及び他の下部構造を識別しそしてこのような代謝物及び他の下部構造の関連化学構造を判断するために化学者及び生化学者などの科学者により使用され得る。したがって、本発明のいくつかの実施形態は薬剤開発及び設計において極めて有用であると考えられ得る。
【００１１】
本明細書で使用されるように、すべてのアミノ酸３文字及び１文字指定は、当該技術領域において標準的である指定に準拠し、次のように列挙される：
アラニンＡｌａ  Ａ、アルギニンＡｒｇ  Ｒ、アスパラギンＡｓｎ  Ｎ、アスパラギン酸Ａｓｐ  Ｄ、システインＣｙｓ  Ｃ、グルタミン酸Ｇｌｕ  Ｅ、グルタミンＧｌｎ  Ｑ、グリシンＧｌｙ  Ｇ、ヒスチジンＨｉｓ  Ｈ、イソロイシンＩｌｅ  Ｉ、ロイシンＬｅｕ  Ｌ、リジンＬｙｓ  Ｋ、メチオニンＭｅｔ  Ｍ、フェニルアラニンＰｈｅ  Ｆ、プロリンＰｒｏ  Ｐ、セリンＳｅｒ  Ｓ、トレオニンＴｈｒ  Ｔ、トリプトファンＴｒｐ  Ｗ、チロシンＴｙｒ  Ｙ、バリンＶａｌ  Ｖ
【００１２】
本発明の例示的システム、装置及び方法は、小分子ＭｅｔＩＤ手法及び小分子トップダウンプロテオミクス（Top Down proteomics）手法を組み合わせ、そして所与の分子の下部構造（代謝物など）の網羅的プールを識別及び格納するためだけでなくまた識別された代謝物の構造的特徴付けと代謝物の化学構造又は構成の視覚化とを提供するために速く且つ効率的やり方を提供する。本発明の例示的システム、装置及び方法は、コンピュータシステムが識別するために必要とされる検索時間を著しく改善することにより従来のコンピュータシステムの動作を改善し、そして錯体分子の下部構造及び代謝物を特徴付ける。本発明のいくつかの実施形態に従って動作するように構成されたコンピュータシステムは、数週又は数か月かかるであろう従来のコンピュータ化方法と比較してほんの数時間で何億もの下部構造を識別し特徴付けし得る。下部構造は、コンピュータメモリなどの電子媒体内に格納され、コンピュータモニタ上に表示され、さらなる解析のために別のコンピュータシステムへ印刷又は送信され得る。本発明により可能にされる著しく低減された処理時間は薬剤設計及び開発の技術を進展させる際に貴重且つ実用的役割を果たすことになる。
【００１３】
下部構造が属する分子は「選択分子」と呼ばれる。本発明は選択分子を表すための独特なシステムを採用する。具体的には、選択分子は、最小切断可能ユニット（minimum cleavable unit）グラフ（ＭＣＵグラフ）と呼ばれるグラフにより表される規定最小切断可能ユニット（本明細書ではＭＣＵと呼ばれる）の観点で説明される。そのようにしてＭＣＵグラフはコンピュータシステムのメモリ内のデータ構造内に格納されるデータにより表される。本明細書で列挙される最小切断可能ユニットはいかなる切断（cut/cleavage）（代謝過程の無い）も発生することが許容されない分子の一部分である。最小切断可能ユニットは選択分子の隣接代謝切断部位間の原子団を含み得る。一例として、蛋白質又はペプチド分子の最小切断可能ユニットは例えば単一アミノ酸又は一続きのアミノ酸を含み得る。例えば、環状ペプチドの最小切断可能ユニットは環状ペプチドの中核領域を含み得る。最小切断可能ユニット手法は当該分子をより単純なやり方で（例えば複合蛋白質構造を直鎖ペプチド領域に変換することを試みることにより複合蛋白質構造の複雑性を低減することにより）定義することを容易にする。最小切断可能ユニット手法は、ＭＣＵ内に切断を有する代謝物をたどることを無くすモジュールをユーザが定義することを許容し、したがって機能的ではない。
【００１４】
選択分子は、所与の研究のゴールとどのようにＭＣＵが定義されるかに依存して多くの異なるＭＣＵグラフを有し得る。例えば、研究のゴールがアミド結合切断により生成されるすべての代謝物を識別することであれば、ＭＣＵは、単一アミノ酸を越えるさらなる代謝をユーザが考慮しないので各個々のアミノ酸残基として定義される。別の例として、研究のゴールが環状ペプチドの活性代謝物を識別することであれば、活性代謝物は無傷環状領域を有しなければならないのでペプチドの環状領域もまたＭＣＵとして含まれるだろう、そしてさらなる代謝は環状領域内で考慮される必要はない。
【００１５】
研究者及び科学者は、ＭＣＵグラフから導出される線グラフが代謝物などの下部構造を識別する分子の効率的やり方であることをこれまで認識できなかった。本発明者らは、線グラフが下部構造識別システム、装置及び方法として特に有用であるということを発見した。重要なことには、本発明者らは、ＭＣＵグラフの線グラフの誘導連結サブグラフ（induced connected subgraph）の世界は対応ＭＣＵグラフにより表される分子の下部構造及び代謝物の全世界を完全にそして一意的に表すということを認識した。換言すれば、ＭＣＵグラフの線グラフの一組の誘導連結サブグラフと対応ＭＣＵグラフにより表される分子の一組の代謝物との間には１対１の関係がある。この関係は、選択分子の代謝物の全世界を識別するアルゴリズムを使用することを許容するので実用的である。このアルゴリズムの実用化は、選択分子の代謝物の全世界を識別するために使用されるコンピュータシステムの機能を著しく改善する。
【００１６】
本発明の一実施形態の動作の第１段階において、ユーザは、（Ａ）選択分子の一組の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）選択分子の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを含む選択分子データを入力する。選択分子データは、選択分子のＭＣＵグラフ又は選択分子の別の表現の形式（ＭＣＵの識別子、ＭＣＵを接続する結合のタイプ、及びＭＣＵの分子量を含む頂点注釈及び辺注釈を有する化学構造又は図などの形式）で提供され得る。本システムは選択分子のＭＣＵグラフデータ構造に取り込むためにこの入力を使用する。好適なＭＣＵグラフデータ構造は配列、隣接行列、隣接リスト、結合行列又は結合リストを含み得る。
【００１７】
ＭＣＵグラフデータ構造に基づき、本システムは、選択分子の異なる表現（すなわち線グラフ）を生成し、線グラフを表すデータを線グラフデータ構造（以下にさらに詳細に説明されるように本発明の下部構造識別処理において特に役立つ）内に格納する。好適な線グラフデータ構造はまた隣接行列、隣接リスト、結合行列又は結合リストを含む。
【００１８】
次に、本システムは、選択分子の完全な一組の誘導連結サブグラフ（ＩＣＳ）のデータ構造を識別するために、好適なグラフトラバースアルゴリズム（図２７に示す）を使用することにより線グラフデータ構造をトラバースする。好適なグラフトラバースアルゴリズムは深さ優先検索アルゴリズム、又は幅優先検索アルゴリズム，又は逆方向検索アルゴリズム、又はツリー検索アルゴリズム、又はこれらの２つ以上の組み合わせを含む。ＩＣＳ毎に、本システムは、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録を生成し取り込む。次に、本システムは、各誘導連結サブグラフに対応する全分子量を計算し、この分子量を、各記録がこの分子量によりその後に検索され発見され得るように各ＩＣＳ記録の頂点及び辺データと一緒に分子量フィールド内に格納する。各ＩＣＳ記録内に格納されたデータは選択分子の下部構造を表す。いくつかの実施形態では、本システムはまた、選択分子の下部構造へ変換されるべき選択分子に関し発生する必要があるだろう生体変換（すなわち壊された共有結合）の数を計算し各ＩＣＳ記録内に格納するように構成され得る。
【００１９】
第２段階の動作では、本システムはユーザ（第１のユーザであってもなくてもよい）から分子量を受信し、入力される分子量は実験によりユーザにより予め判断される又は質量分析計などの別のソース又は別のデバイスから取得されるかのいずれかである。本システムは、照会分子量に整合する分子量を有するＩＣＳ記録を発見するために、データベース内に格納されＩＣＳ分子量、頂点配列値及び辺配列値を含むＩＣＳ記録を検索し、発見されれば、ＩＣＳ記録内の情報をユーザへ表示、印刷、又は送信する。任意選択的に、本システムはまた、各記録内の頂点及び辺データに基づき整合誘導連結サブグラフの構造のグラフィック表現を表示、印刷、又は送信し得る。好適には、所与の照会分子量に整合する下部構造は、整合する下部構造へ変換されるべき選択分子に関し発生する必要があるだろう生体変換の数に従ってランク順に列挙及び／又は表示される。
【００２０】
本下部構造識別システム、装置及び方法は選択分子の代謝物及び選択分子の他の下部構造を識別するために有用である。例えば、無傷蛋白質を特徴付けるために、気相断片化（gas fragmentation）技術が前駆体蛋白質イオンの断片化イオンを取得するためにしばしば行われる。各断片化イオンは前駆体イオンの下部構造と見做され得る。前駆体蛋白質イオンの構造を正しく特徴付けるために、各断片化イオンの構造がその質量又は分子量値に基づき正しく割り当てられる必要がある。本発明のシステム、装置及び方法は断片化イオンの質量値と気相状態のそれらの構造との間の関係を構築するために適用され得る。
【００２１】
一態様では、本発明は、選択分子の下部構造を識別するためのシステムであって、ａ）マイクロプロセッサ、ｂ）メモリ、ｃ）メモリ内のアプリケーションプログラム、ｄ）エンドユーザとの通信のためのユーザインターフェースを含むシステムを提供する。アプリケーションプログラムは、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、（ｉ）（Ａ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）選択分子の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを表す選択分子データを受信しメモリ内に格納すること、（ｉｉ）選択分子データに基づき、選択分子の最小切断可能ユニットグラフデータ構造を生成しメモリ内に格納することであって、最小切断可能ユニットグラフデータ構造には選択分子のＭＣＵグラフを表すＭＣＵグラフデータが取り込まれ、ＭＣＵグラフは複数のＭＣＵグラフ頂点及び複数のＭＣＵグラフ辺を有し、各ＭＣＵグラフ頂点は選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、各ＭＣＵグラフ辺は選択分子内の結合接続最小切断可能ユニットに対応する、生成し格納すること、（ｉｉｉ）ＭＣＵグラフデータに基づき、線グラフデータ構造を生成しメモリ内に格納することであって、線グラフデータ構造にはＭＣＵグラフの線グラフを表す線グラフデータが取り込まれ、線グラフは複数の線グラフ（ＬＧ）頂点及び複数の線グラフ（ＬＧ）辺を有し、各ＬＧ頂点はＭＣＵグラフ内のＭＣＵグラフ辺に対応し、各ＬＧ辺は前記ＭＣＵグラフ辺により連結されるＭＣＵグラフ内の一対のＭＣＵグラフ頂点に対応する、生成し格納すること、及び（ｉｖ）線グラフの複数の誘導連結サブグラフを判断するために、線グラフデータ構造内の線グラフデータに対してグラフトラバースアルゴリズムを実行することをさせるプログラム命令を含む。各誘導連結サブグラフは、線グラフ内のＬＧ頂点及びＬＧ辺の接続サブセットと、ＬＧ頂点及びＬＧ辺の前記接続サブセットの物理的配置とを含み、ＬＧ頂点及びＬＧ辺の接続サブセット並びにその物理的配置は併せて、一組の最小切断可能ユニット及び結合の接続サブセットと選択分子内の最小切断可能ユニット及び結合の前記接続サブセットの相対位置とに一意的に対応する。
【００２２】
アプリケーションプログラムはさらに、線グラフデータ構造内に表される誘導連結サブグラフ毎に、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録をデータベース内に生成するプログラム命令を含み、頂点データフィールドには誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ頂点の頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、辺データフィールドにはＬＧ頂点に対する誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ辺の辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる。線グラフデータ構造内のＩＣＳ記録毎に、アプリケーションプログラムは、選択分子の選択分子データとＩＣＳ記録内の頂点値及び辺値とにより提供される基本分子量に基づき当該ＩＣＳ記録の誘導連結サブグラフの全分子量を計算し分子量フィールド内に格納する。好適には、本システムはまた、選択分子を当該ＩＣＳ記録の頂点データ、辺データ及び分子量により表される下部構造へ変換するために必要とされるだろう生体変換の数（すなわち生体変換カウント）を計算し各ＩＣＳ記録内に格納する。生体変換カウントを他のデータと一緒に各ＩＣＳ記録内に格納することは、生体変換カウントに従って検索結果を検索及び／又はランク付けすることを許容する。
【００２３】
ユーザインターフェースは、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、（ｉ）エンドユーザから照会分子量を受信すること、（ｉｉ）照会分子量に整合する全分子量を分子量フィールド内に有するＩＣＳ記録を識別するために照会分子量に基づきデータベースを検索すること、及び（ｉｉｉ）識別されたＩＣＳ記録の頂点データフィールド内の頂点値及び辺データフィールド内の辺値をエンドユーザにより操作されるディスプレイデバイス上の提示のためにユーザインターフェースへ送信することをさせるプログラム命令を含む。
【００２４】
本発明のいくつかの実施形態では、本システムはさらに、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、ａ）線グラフの誘導連結サブグラフのコンピュータシステムメモリからグラフィック表現をコンピュータシステムのメモリ内に生成するために頂点データフィールド内の頂点値、辺データフィールド内の辺値、及び選択分子データを使用すること、及び（ｉｉ）グラフィック表現をエンドユーザにより操作されるディスプレイデバイスへ送信することをさせるプログラム命令をユーザインターフェース内に含む。
【００２５】
本発明のいくつかの追加実施形態では、本システムはさらに、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、ａ）分子量の規定公差を受信すること、ｂ）データベースの検索のための一定範囲の分子量を計算し定義するために規定公差を使用すること、ｃ）規定範囲の分子量内に入る分子量フィールド内の全分子量を有するデータベース内の各ＩＣＳ記録を識別するために照会分子量及びこの範囲に基づきデータベースを検索すること、及びｄ）前記識別されたＩＣＳ記録毎に、頂点データフィールド内の頂点値及び辺データフィールド内の辺値をエンドユーザのディスプレイデバイス上でエンドユーザへ提示するためにユーザインターフェースへ送信することをさせるプログラム命令をアプリケーションプログラム内に含む。好適には、アプリケーションプログラムのプログラム命令はさらに、最小数の生体変換を必要とする誘導連結サブグラフが最初に（すなわち、リストの最上位に、そしてより多くの数の生体変換を必要とする整合誘導連結サブグラフの前に）表示されるように検査結果を生体変換カウントの昇順にランク付けし表示するように構成される。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態では、選択分子データは、連結リスト、配列、又は隣接行列、又はグラフィック画像ファイル、又は化学図ファイル（例えばCambridge Soft（登録商標）からのChemDraw（登録商標）ファイル、PerkinElmer, Inc., Waltham, MA, USA）、又はスプレッドシートファイル、テキストファイル、又はＣＳＶファイル、又は．ＣＤＸファイル、．ＣＤＸＭＬファイル、又は．ＭＯＬファイル、又は．ＳＤＭファイル、ＣＡＤファイル、又はバイナリデータファイル、又は．ＳＭＩファイル、．ＨＥＬＭファイル、又は．ＣＨＥＬＭファイル、又は．ＸＨＥＬＭファイルとしてコンピュータシステムのメモリ内に格納された情報を解析するように構成されるアプリケーション内の命令を実行することにより取得される。
【００２７】
一組の最小切断可能ユニット及び結合の接続サブセットは、選択分子の代謝物、又は選択分子の異化生成物、又は選択分子の気相断片化、又は選択分子の分解剤、又は選択分子の下部構造である。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態では、ａ）選択分子データは、以下を表す基本組成データを含む：（Ａ）各最小切断可能ユニット内の一組の基本ユニット、（Ｂ）最小切断可能ユニット内の一組の基本ユニットを連結する一組の基本結合、（Ｃ）各基本ユニットの基本分子量、及び（Ｄ）最小切断可能ユニットのＭＣＵ接続プロファイルであって、最小切断可能ユニット内の基本ユニットと基本結合との相対位置及びその間の接続を指示するＭＣＵ接続プロファイル。これらの実施形態では、データベース内に生成されるＩＣＳ記録はさらに、１つ又は複数の基本ユニット識別子が取り込まれる基本ユニットフィールドを含む。アプリケーションプログラムはさらに、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、（ａ）エンドユーザから照会基本ユニットを受信すること、（ｉｉ）照会基本ユニットに整合する基本ユニットフィールド内の基本ユニット識別子を有するＩＣＳ記録を識別するために照会基本ユニットに基づきデータベースを検索すること、（ｉｉｉ）識別されたＩＣＳ記録の頂点データフィールド内の頂点値及び辺データフィールド内の辺値をエンドユーザにより操作されるディスプレイデバイス上の提示のためにユーザインターフェースへ送信することをさせるプログラム命令を含む。
【００２９】
別の態様では、本発明は、マイクロプロセッサを使用して選択分子の下部構造を識別することを容易にするためにデータベースを生成するためのシステムを提供する。本システムは、ａ）メモリ、ｂ）マイクロプロセッサ、ｃ）（Ａ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）選択分子内の最小切断可能ユニット及び結合の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを表す選択分子データを受信し格納する入力モジュール、ｄ）選択分子データに基づき選択分子の最小切断可能ユニットグラフデータ構造をメモリ内に生成するように構成されたＭＣＵグラフモジュールであって、最小切断可能ユニットグラフデータ構造には選択分子のＭＣＵグラフを表すＭＣＵグラフデータが取り込まれ、ＭＣＵグラフは複数のＭＣＵグラフ頂点及び複数のＭＣＵグラフ辺を有し、各ＭＣＵグラフ頂点は選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、各ＭＣＵグラフ辺は選択分子内の結合接続最小切断可能ユニットに対応する、ＭＣＵグラフモジュール、ｅ）ＭＣＵグラフの線グラフを表す線グラフデータが取り込まれる線グラフデータ構造を生成しメモリ内に格納するように構成された線グラフモジュールであって、線グラフは複数のＬＧ頂点及び複数のＬＧ辺を有し、各ＬＧ頂点はＭＣＵグラフ内のＭＣＵグラフ辺に対応し、各ＬＧ辺は前記ＭＣＵグラフ辺により連結されるＭＣＵグラフ内の一対のＭＣＵグラフ頂点に対応する、線グラフモジュール、ｆ）線グラフの複数の誘導連結サブグラフを判断するために、線グラフデータ構造内の線グラフデータに対してグラフトラバースアルゴリズムを実行するように構成されたグラフトラバースモジュールであって、各誘導連結サブグラフは、線グラフ内のＬＧ頂点及びＬＧ辺の接続サブセットと、ＬＧ頂点及びＬＧ辺の前記接続サブセットの物理的配置とを含み、これらは併せて、一組の最小切断可能ユニット及び結合の接続サブセットと、選択分子内の最小切断可能ユニット及び結合の前記接続サブセットの相対位置とに一意的に対応する、グラフトラバースモジュール、及びｇ）サブグラフデータベース生成器であって、（ｉ）線グラフデータ構造内に表される誘導連結サブグラフ毎に、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録をデータベース内に生成し、頂点データフィールドには誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ頂点の頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、辺データフィールドにはＬＧ頂点に対する誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ辺の辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれ、及び（ｉｉ）線グラフデータ構造内のＩＣＳ記録毎に、選択分子の選択分子データと第２のＩＣＳ記録内の頂点値及び辺値とに基づき当該ＩＣＳ記録の誘導連結サブグラフの全分子量を計算し分子量フィールド内に格納する、サブグラフデータベース生成器を含む。
【００３０】
本システムはさらに、エンドユーザとの通信のためのメモリ内のユーザインターフェースとメモリ内の検索エンジンとを含み、ユーザインターフェースと検索エンジンの両方は、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、（ｉ）エンドユーザから照会分子量を受信すること、（ｉｉ）照会分子量に整合する全分子量を分子量フィールド内に有するＩＣＳ記録を識別するために照会分子量に基づきデータベースを検索すること、及び（ｉｉｉ）識別されたＩＣＳ記録の頂点データフィールド内の頂点値及び辺データフィールド内の辺値をエンドユーザにより操作されるディスプレイデバイス上の提示のためにユーザインターフェースへ送信することをさせるプログラム命令を有する。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態では、ユーザインターフェースはさらに、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、ａ）線グラフの誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成するために頂点データフィールド内の頂点値、辺データフィールド内の辺値、及び選択分子データを使用すること、及びｂ）グラフィック表現をエンドユーザにより操作されるディスプレイデバイスへ送信することをさせるプログラム命令を含む。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態では、アプリケーションプログラムはさらに、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、ａ）分子量の規定公差を受信すること、ｂ）データベースの検索のための一定範囲の分子量を計算し定義するために規定公差を使用すること、ｃ）規定範囲の分子量内に入る分子量フィールド内の全分子量を有するデータベース内の各ＩＣＳ記録を識別するために照会分子量及びこの範囲に基づきデータベースを検索すること、及びｄ）前記識別されたＩＣＳ記録毎に、頂点データフィールド内の頂点値及び辺データフィールド内の辺値をエンドユーザへ提示するためにユーザインターフェースへ送信することをさせるプログラム命令を含む。
【００３３】
別の態様では、本発明は、マイクロプロセッサ及びメモリデバイスを使用して選択分子の下部構造を識別することを容易にするためにデータベースを生成する方法を提供する。本方法は、ａ）（Ａ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）選択分子の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを表す選択分子データを受信しメモリデバイス内に格納する工程、ｂ）選択分子データに基づき、選択分子の最小切断可能ユニットグラフデータ構造を生成しメモリデバイス内に格納する工程であって、最小切断可能ユニットグラフデータ構造には選択分子のＭＣＵグラフを表すＭＣＵグラフデータが取り込まれ、ＭＣＵグラフは複数のＭＣＵグラフ頂点及び複数のＭＣＵグラフ辺を有し、各ＭＣＵグラフ頂点は選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、各ＭＣＵグラフ辺は選択分子内の結合接続最小切断可能ユニットに対応する、工程、ｃ）ＭＣＵグラフデータに基づき、線グラフデータ構造を生成しメモリデバイス内に格納する工程であって、線グラフデータ構造にはＭＣＵグラフの線グラフを表す線グラフデータが取り込まれ、線グラフは複数のＬＧ頂点及び複数のＬＧ辺を有し、各ＬＧ頂点はＭＣＵグラフ内のＭＣＵグラフ辺に対応し、各ＬＧ辺は前記ＭＣＵグラフ辺により連結されるＭＣＵグラフ内の一対のＭＣＵグラフ頂点に対応する、工程、ｄ）線グラフの複数の誘導連結サブグラフを判断するために、線グラフデータ構造内の線グラフデータに対してグラフトラバースアルゴリズムをマイクロプロセッサ上で実行する工程であって、各誘導連結サブグラフは線グラフ内のＬＧ頂点及びＬＧ辺の接続サブセットとＬＧ頂点及びＬＧ辺の前記接続サブセットの物理的配置とを含み、これらは併せて、一組の最小切断可能ユニット及び結合の接続サブセットと、選択分子内の最小切断可能ユニット及び結合の前記接続サブセットの相対位置とに一意的に対応する、工程を含む。線グラフデータ構造内に表される誘導連結サブグラフ毎に、本方法はさらに、ｅ）分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録をデータベース内に生成する工程であって、頂点データフィールドには誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ頂点の頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、辺データフィールドにはＬＧ頂点に対する誘導連結サブグラフ内のあらゆるＬＧ辺の辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる、工程、及び（ｆ）線グラフデータ構造内のＩＣＳ記録毎に、選択分子の選択分子データとＩＣＳ記録内の頂点値及び辺値とに基づき当該ＩＣＳ記録の誘導連結サブグラフの全分子量を計算し分子量フィールド内に格納する工程を含む。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態では、本方法はさらに、ａ）選択分子の接続プロファイル、頂点データフィールド内の頂点値及び辺データフィールド内の辺値に基づき線グラフの誘導連結サブグラフのグラフィック表現をマイクロプロセッサにより生成すること、及びｂ）グラフィック表現をディスプレイデバイスへ送信することを含む。
【００３５】
追加態様では、本発明は、隣接行列を使用して選択分子の下部構造を識別することを容易にするためにデータベースを生成するためのシステムを提供する。この態様では、本システムは、ａ）マイクロプロセッサ、ｂ）メモリデバイス及びｃ）プログラム命令を含み、プログラム命令はマイクロプロセッサに、（ｉ）（Ａ）選択分子の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子の各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｃ）選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合のタイプを識別する選択分子の化学線図と注釈とを表すデータを受信すること、（ｉｉ）選択分子の最小切断可能ユニットグラフ隣接行列を生成することであって、最小切断可能ユニットグラフ隣接行列は複数の記録を有し、各記録は、一対の頂点に対応し、そして辺がこの対の間に存在する場合には第１の値又は辺がこの対の間に存在しない場合には第２の値が割り当てられるフィールドを有し、各頂点は選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、辺は選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合を表す、生成すること、（ｉｉｉ）最小切断可能ユニットグラフ隣接行列から線グラフ隣接行列を生成することであって、線グラフ隣接行列は複数の頂点を有し、各頂点は、最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の一対の辺に対応し、そして終点がこの対の辺の間に存在する場合には第１の値又は終点がこの対の辺の間に存在しない場合には第２の値が割り当てられるフィールドを有し、線グラフ隣接行列は、辺により接続された終点に基づき最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の各辺の頂点を有し、頂点は選択分子の最小切断可能ユニット間の結合を表す、生成すること、（ｉｖ）最小切断可能ユニット隣接行列から「辺対頂点」隣接行列を生成することであって、「辺対頂点」隣接行列は複数の要素を有し、各要素は、最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の辺及び頂点に対応しそして、辺及び頂点が互いに接続される場合は第１の値又は辺及び頂点が互いに接続されない場合は第２の値が割り当てられるフィールドを有し、頂点は選択分子の最小切断可能ユニットを表し辺は選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合を表す、生成すること、（ｖ）選択分子の複数の誘導連結サブグラフを判断するためにグラフトラバースアルゴリズムを使用することにより線グラフ隣接行列及び「辺対頂点」グラフ隣接行列をトラバースすることであって、各誘導連結サブグラフは、線グラフ内のＬＧ頂点及びＬＧ辺の接続サブセットと、ＬＧ頂点及びＬＧ辺の前記接続サブセットの物理的配置とを含み、これらは併せて、一組の最小切断可能ユニット及び結合の接続サブセットと、選択分子内の最小切断可能ユニット及び結合の前記接続サブセットの相対位置とに一意的に対応する、トラバースすること、及び（ｖｉ）誘導連結サブグラフの各誘導連結サブグラフの分子量を計算し前記データベース内に格納することであって、各誘導連結サブグラフの分子量は誘導連結サブグラフのあらゆる頂点の分子量を取り出し加算することにより計算される、計算し格納することをさせる。
【００３６】
別の態様では、本発明はマイクロプロセッサを使用して選択分子の下部構造を識別することを容易にするためにデータベースを生成するためのシステムを提供する。本システムは、ａ）（Ａ）選択分子の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子の各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｃ）選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合のタイプを識別する選択分子の化学線図と注釈とを受信するように構成されたグラフィック入力モジュール、ｂ）選択分子の最小切断可能ユニットグラフ隣接行列を生成する行列生成器モジュールであって、最小切断可能ユニットグラフ隣接行列は複数の記録を有し、各記録は、一対の頂点に対応し、そして辺がこの対の間に存在する場合には第１の値又は辺がこの対の間に存在しない場合には第２の値が割り当てられるフィールドを有し、各頂点は選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、辺は選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合を表す、行列生成器モジュール、ｃ）最小切断可能ユニットグラフ隣接行列から線グラフ隣接行列を生成する線グラフ行列生成器モジュールであって、線グラフ隣接行列は複数の頂点を有し、各頂点は、最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の一対の辺に対応し、そして終点がこの対の辺の間に存在する場合には第１の値又は終点がこの対の辺の間に存在しない場合には第２の値が割り当てられるフィールドを有し、線グラフ隣接行列は、辺により接続された終点に基づき最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の各辺の頂点を有し、頂点は選択分子の最小切断可能ユニット間の結合を表す、線グラフ行列生成器モジュール、ｄ）最小切断可能ユニット隣接行列から「辺対頂点」行列を生成する「辺対頂点」行列生成器モジュールであって、「辺対頂点」行列は複数の要素を有し、各要素は、最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の辺及び頂点に対応し、そして、辺及び頂点が互いに接続される場合は第１の値又は辺及び頂点が互いに接続されない場合は第２の値が割り当てられるフィールドを有し、頂点は選択分子の最小切断可能ユニットを表し、辺は選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合を表す、「辺対頂点」行列生成器モジュール、ｅ）線グラフ隣接行列及び「辺対頂点」行列内の値割り当てに基づき、線グラフ隣接行列の誘導連結サブグラフを生成しデータベース内に格納するために深さ優先又は幅優先検索を使用することにより隣接行列及び「辺対頂点」行列をトラバースするグラフトラバースエンジン、及びｆ）各誘導連結サブグラフの分子量を計算しデータベース内に格納する分子量計算器モジュールであって、各誘導連結サブグラフの分子量は誘導連結サブグラフのあらゆる頂点の分子量を取り出し加算することにより計算される、分子量計算器モジュールを含む。
【００３７】
さらに別の態様では、本発明は、マイクロプロセッサを使用して選択分子の下部構造を識別する方法を提供する。本方法は、ａ）（Ａ）選択分子の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子の各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｃ）選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合のタイプを識別する選択分子の化学線図と注釈とを受信するためにグラフィック入力モジュールをマイクロプロセッサ上で実行すること、ｂ）選択分子の最小切断可能ユニットグラフ隣接行列を生成するために行列生成器をマイクロプロセッサ上で実行することであって、最小切断可能ユニットグラフ隣接行列は複数の記録を有し、各記録は、一対の頂点に対応し、そして辺がこの対の間に存在する場合には第１の値又は辺がこの対の間に存在しない場合には第２の値が割り当てられるフィールドを有し、各頂点は選択分子の最小切断可能ユニットに対応し、辺は選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合を表す、実行すること、ｃ）最小切断可能ユニットグラフ隣接行列から線グラフ隣接行列を生成するために線グラフ行列生成器モジュールをマイクロプロセッサ上で実行することであって、線グラフ隣接行列は複数の頂点を有し、各頂点は、最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の一対の辺に対応し、そして終点がこの対の辺の間に存在する場合には第１の値又は終点がこの対の辺の間に存在しない場合には第２の値が割り当てられるフィールドを有し、線グラフ隣接行列は、辺により接続された終点に基づき最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の各辺の頂点を有し、頂点は選択分子の最小切断可能ユニット間の結合を表す、実行すること、ｄ）最小切断可能ユニット隣接行列から「辺対頂点」行列を生成するために「辺対頂点」行列生成器モジュールをマイクロプロセッサ上で実行することであって、「辺対頂点」行列は複数の要素を有し、各要素は、最小切断可能ユニットグラフ隣接行列の辺及び頂点に対応し、そして、辺及び頂点が互いに接続される場合は第１の値又は辺及び頂点が互いに接続されない場合は第２の値が割り当てられるフィールドを有し、頂点は選択分子の最小切断可能ユニットを表し辺は選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合を表す、実行すること、ｅ）線グラフ隣接行列の誘導連結サブグラフを生成し格納するためにグラフィック検索を使用することにより線グラフ隣接行列及び「辺対頂点」行列をトラバースするグラフトラバースエンジンをマイクロプロセッサ上で実行すること、及び、ｆ）グラフトラバースエンジンにより生成された各誘導連結サブグラフの分子量を計算しデータベース内に格納する分子量計算器モジュールをマイクロプロセッサ上で実行することであって、各誘導連結サブグラフの分子量は誘導連結サブグラフのあらゆる頂点の分子量を取り出し加算することにより計算される、実行することを含む。
【００３８】
さらに別の態様では、本発明は、選択分子の化学的下部構造を識別するためにマイクロプロセッサを使用してコンピュータシステムのメモリ内のデータベースを生成し検索するための装置を提供する。本装置は、メモリ内に格納されるａ）入力モジュール、ｂ）データベース生成モジュール及びｃ）検索エンジンを含む。
【００３９】
入力モジュールは、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、（Ａ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）選択分子の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを表す選択分子データを受信させメモリ内に格納させるプログラム命令を含む。
【００４０】
データベース生成モジュールは、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、（ｉ）選択分子データに基づき、選択分子のＶ２Ｖ隣接行列を生成しメモリ内に格納することであって、Ｖ２Ｖ隣接行列は複数のＶ２Ｖベクトルを含み、複数のＶ２Ｖベクトルには、前記一対の頂点が選択分子内の結合により互いに接続されるかどうかを選択分子内の頂点の対毎に識別するために１組の選択されたＶ２Ｖ値が取り込まれる、生成しメモリ内に格納すること、（ｉｉ）Ｖ２Ｖ隣接行列に基づき選択分子の「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）隣接行列を生成しメモリ内に格納することであって、Ｅ２Ｖ隣接行列は複数のＥ２Ｖベクトルを含み、複数のＥ２Ｖベクトルには、前記各辺頂点対の辺及び頂点が選択分子内で互いに直接接続されるかどうかをＶ２Ｖ隣接行列内の辺頂点対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｖ値が取り込まれる、生成しメモリ内に格納すること、（ｉｉｉ）Ｅ２Ｖ隣接行列内のデータに基づき「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）隣接行列を生成しメモリ内に格納することであって、Ｅ２Ｅ隣接行列は複数のＥ２Ｅベクトルを含み、複数のＥ２Ｅベクトルには、前記各辺対が選択分子内で頂点により互いに直接接続されるかどうかを選択分子内の辺対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｅ値が取り込まれる、生成しメモリ内に格納すること、（ｉｖ）Ｅ２Ｅグラフのあらゆる誘導連結サブグラフ、前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる頂点の頂点位置、及び前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる辺の辺位置を判断するために、Ｅ２Ｖ隣接行列内のＥ２Ｖ値及びＥ２Ｅ隣接行列内のＥ２Ｅ値に対してグラフ横断アルゴリズムを実行すること、（ｖ）Ｅ２Ｅグラフの前記あらゆる誘導連結サブグラフに関し、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録をデータベース内に生成することであって、頂点データフィールドには誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる頂点の頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、辺データフィールドには誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる辺の辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる、生成すること、及び（ｖｉ）当該ＩＣＳ記録の誘導連結サブグラフの全分子量を計算し各ＩＣＳ記録の分子量フィールド内に格納するために接続プロファイル、選択分子の要素の一組の分子量、及びあらゆる誘導連結サブグラフのＩＣＳ記録を使用することをさせるプログラム命令を含む。
【００４１】
検索エンジンは、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、（ｉ）規定分子量を受信すること、（ｉｉ）分子量フィールド内の全分子量が規定分子量に等しい少なくとも１つのＩＣＳ記録を発見するためにデータベースを検索すること、及び（ｉｉｉ）前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の頂点データフィールドの頂点値及び辺データフィールドの辺値をディスプレイデバイスへ送信することをさせるプログラム命令を含む。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態では、本装置はさらに、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成しディスプレイデバイス上に表示するために前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の接続プロファイル、要素のリスト、頂点データフィールド内の頂点値及び辺データフィールド内の辺値を取り出し使用することをさせるプログラム命令を含むメモリ内に格納された視覚化器モジュールを含む。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態では、本装置はさらに、規定ＭＣＵの一組のＭＣＵ特性を含むメモリ内に格納されたＭＣＵライブラリを含み、一組のＭＣＵ特性は、ａ）規定ＭＣＵ内の構成要素のリスト、ｂ）規定ＭＣＵの構成要素の分子量、ｃ）規定ＭＣＵの化学構造、ｄ）規定ＭＣＵの一般名、又はｅ）これらのうちの２つ以上の任意の組み合わせを含む。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態では、Ｅ２Ｅグラフの誘導連結サブグラフのそれぞれは、辺及び頂点の連結集合と、辺及び頂点の前記連結集合の物理的配置とを有し、これらは併せて、要素の連結集合と、選択分子の代謝物、又は選択分子の異化生成物、又は選択分子の気相断片化、又は選択分子の分解剤、又は選択分子の下部構造の要素の前記連結集合の物理的配置とに一意的に対応する。
【００４５】
さらに別の態様では、本発明は、マイクロプロセッサを使用して選択分子の化学的下部構造を識別することを容易にするためにデータベースをコンピュータシステムのメモリ内に生成するための装置であって、ａ）メモリ内に格納された入力モジュール及びｉｉ）メモリ内に格納されたデータベース生成モジュールを含む装置を提供する。
【００４６】
入力モジュールは、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、（Ａ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子内の一組の最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）選択分子の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを表す選択分子データを受信させメモリ内に格納させるプログラム命令を含む。
【００４７】
データベース生成モジュールは、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、（ｉ）接続プロファイルに基づき選択分子の「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）グラフを生成しメモリ内に格納することであって、Ｅ２Ｖグラフは複数のＥ２Ｖベクトルを含み、複数のＥ２Ｅベクトルには、前記各辺頂点対の辺及び頂点が選択分子の接続プロファイル内で互いに直接接続されるかどうかを選択分子内の辺頂点対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｖ値が取り込まれる、生成し格納すること、（ｉｉ）Ｅ２Ｖグラフ内のデータに基づき「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）グラフを生成しメモリ内に格納することであって、Ｅ２Ｅグラフは複数のＥ２Ｅベクトルを含み、複数のＥ２Ｅベクトルには、前記各辺対が選択分子の接続プロファイル内で頂点により互いに直接接続されるかどうかを選択分子内の辺対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｅ値が取り込まれる、生成し格納すること、（ｉｉｉ）Ｅ２Ｅグラフのあらゆる誘導連結サブグラフ、前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる頂点の頂点位置、及び前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる辺の辺位置を判断するためにＥ２Ｖグラフ及びＥ２Ｅグラフ両方に対してグラフ横断アルゴリズムを実行すること、（ｉｖ）Ｅ２Ｅグラフの前記あらゆる誘導連結サブグラフに関し、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録をデータベース内に生成することであって、頂点データフィールドには誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる頂点の頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、辺データフィールドには誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる辺の辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる、生成すること、（ｖ）当該ＩＣＳ記録の誘導連結サブグラフの全分子量を計算し各ＩＣＳ記録の分子量フィールド内に格納するために、接続プロファイル、選択分子の要素の一組の分子量、及びあらゆる誘導連結サブグラフのＩＣＳ記録を使用することをさせるプログラム命令を含む。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態では、本装置はさらに、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成しディスプレイデバイス上に表示するために前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の接続プロファイル、要素のリスト、頂点データフィールド内の頂点値及び辺データフィールド内の辺値を取り出し使用することをさせるプログラム命令を含むメモリ内に格納された視覚化器モジュールを含む。
【００４９】
別の態様では、本発明は、マイクロプロセッサを使用して、選択分子の化学的下部構造の一組の構成要素及び前記構成要素の物理的配置を記述する情報を発見しディスプレイデバイスへ送信するためにデータベースを検索するための装置を提供する。本装置は、ａ）複数のＩＣＳ記録を含むデータベースへの電子インターフェースであって、各ＩＣＳ記録は分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含み、頂点データフィールドには選択分子の接続性プロファイルを表す線グラフの誘導連結サブグラフ内のあらゆる頂点の頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、辺データフィールドには誘導連結サブグラフ内のあらゆる辺の辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる、電子インターフェース、ｂ）マイクロプロセッサに規定分子量を受信させるように構成された入力モジュール、ｃ）マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、分子量フィールド内の全分子量が規定分子量に等しい少なくとも１つのＩＣＳ記録を発見するためにデータベースへの電子インターフェースを使用させるプログラム命令を有する検索エンジン、及びｄ）前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の頂点データフィールドの頂点値及び辺データフィールドの辺値をディスプレイデバイスへ送信するように構成されたメモリ内に格納された出力モジュールを含む。
【００５０】
本装置のいくつかの実施形態では、検索エンジンはさらに、マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、ａ）分子量の規定公差を受信すること、ｂ）データベースの検索のための一定範囲の分子量を計算し定義するために規定公差を使用すること、及びｃ）分子量フィールド内の全分子量が規定範囲の分子量内に入る少なくとも１つのＩＣＳ記録を発見するためにデータベースを検索することをさせるプログラム命令を含む。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態では、本装置はさらに、ａ）選択分子の接続プロファイル、ｂ）選択分子の要素のリスト、及びｃ）マイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成しディスプレイデバイス上に表示するために前記少なくとも１つのＩＣＳ記録の接続プロファイル、要素のリスト、頂点データフィールド内の頂点値及び辺データフィールド内の辺値を使用することをさせるプログラム命令を含むメモリ内に格納された視覚化器モジュールを含む。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態では、グラフィック表現は、ａ）化学構造線図、又はｂ）ＭＣＵグラフ線図、又はｃ）「頂点対頂点」（Ｖ２Ｖ）グラフ線図、又はｄ）「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）グラフ線図、又はｅ）「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）グラフ線図、又はｆ）線グラフ線図、又はｇ）これらのうちの２つ以上の組み合わせを含む。
【００５３】
本発明のいくつかの追加実施形態では、本装置はさらに、データベース、及びマイクロプロセッサにより実行されるとマイクロプロセッサに、ｉ）接続プロファイルに基づき選択分子の「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）グラフを生成しメモリ内に格納することであって、Ｅ２Ｖグラフは複数のＥ２Ｖベクトルを含み、複数のＥ２Ｅベクトルには、前記各辺頂点対の辺及び頂点が選択分子の接続プロファイル内で互いに直接接続されるかどうかを選択分子内の辺頂点対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｖ値が取り込まれる、生成し格納すること及び（ｉｉ）Ｅ２Ｖグラフ内のデータに基づき「辺対辺」（Ｅ２Ｅ）グラフを生成しメモリ内に格納することであって、Ｅ２Ｅグラフは複数のＥ２Ｅベクトルを含み、複数のＥ２Ｅベクトルには、前記各辺対が選択分子の接続プロファイル内で頂点により互いに直接接続されるかどうかを選択分子内の辺対毎に識別するために選択された１組のＥ２Ｅ値が取り込まれる、生成し格納すること、（ｉｉｉ）Ｅ２Ｅグラフのあらゆる誘導連結サブグラフ、前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる頂点の頂点位置、及び前記あらゆる誘導連結サブグラフ内のあらゆる辺の辺位置を判断するために、Ｅ２Ｖグラフ及びＥ２Ｅグラフ両方に対してグラフ横断アルゴリズムを実行すること、（ｉｖ）Ｅ２Ｅグラフの前記あらゆる誘導連結サブグラフに関し、分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含むＩＣＳ記録をデータベース内に生成することであって、頂点データフィールドには誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる頂点の頂点位置を指示するように構成された頂点値が取り込まれ、辺データフィールドには誘導連結サブグラフ内の前記あらゆる辺の辺位置を指示するように構成された辺値が取り込まれる、生成すること、及び（ｖ）当該ＩＣＳ記録の誘導連結サブグラフの全分子量を計算し各ＩＣＳ記録の分子量フィールド内に格納するために、接続プロファイル、選択分子の要素の一組の分子量、及びあらゆる誘導連結サブグラフのＩＣＳ記録を使用することをさせるプログラム命令を含むメモリ内に格納されたデータベース生成モジュールを含む。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
図面の簡単な説明
【図１】本発明の一実施形態におけるデータの流れを一例として示す高レベル流れ図を示す。
【図２】本発明の別の実施形態におけるデータの流れを一例として示す高レベル全体流れ図を示し、ここで、様々なタイプのグラフを表すデータ構造は隣接行列である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態により導出される誘導連結サブグラフの各誘導連結サブグラフに関連する生体変換カウントを計算し誘導連結サブグラフ（ＩＣＳ）データベース内に格納するアルゴリズムを一例として示す高レベル流れ図を示す。
【図４】本発明の例示的実施形態に従って動作するように構成された錯体分子下部構造識別システムのアーキテクチャの例を示す高レベルブロック図を示す。
【図５】本発明のいくつかの実施形態によるデータベース内に格納され得る例示的誘導連結サブグラフ（ＩＣＳ）記録を示す。
【図６】本発明の一実施形態に従って選択分子の代謝物の化学構造を判断するためにマイクロプロセッサにより行われる工程を本発明の一実施形態従って示す流れ図である。
【図７】本発明の一実施形態によるＭＣＵグラフを生成するためのアルゴリズムを示す流れ図である。
【図８】本発明の一実施形態によるＭＣＵグラフの線グラフを生成するためのアルゴリズムを示す流れ図である。
【図９Ａ】図７の処理により生成され得る選択された仮想分子の最小切断可能ユニットグラフを示す。
【図９Ｂ】本発明の実施形態に従って生成される選択された仮想分子の例示的ＭＣＵグラフデータ構造を示す。
【図９Ｃ】選択された仮想分子を表すために生成され得る例示的線グラフを示す。
【図９Ｄ】例示的線グラフデータ構造すなわち図９Ｃに示す線グラフの隣接行列（Ｅ２Ｅ）を示す。
【図９Ｅ】仮想選択分子の線グラフデータ構造をトラバースすることにより生成され得る２つの例示的誘導連結サブグラフの高レベル線図である。
【図１０Ａ】リラグルチド分子のＭＣＵグラフを示す。
【図１０Ｂ】リラグルチド（人インクリチングルカゴン状ペプチド−１（ＧＬＰ−１）受容体作用薬の派生物）のＭＣＵグラフの対応線グラフである。
【図１１】本発明のシステム、装置及び方法が働き得る二硫化物架橋結合を有する例示的選択分子ペプチドＡの化学構造である。
【図１２Ａ】本発明の実施形態に従って生成されるペプチドＡのＭＣＵグラフを示す。
【図１２Ｂ】本発明の実施形態に従って生成されるペプチドＡのＭＣＵグラフを示す。
【図１２Ｃ】本発明の実施形態に従って生成されるペプチドＡのＭＣＵグラフデータ構造（隣接行列）を示す。
【図１３Ａ】ペプチドＡのＭＣＵグラフの線グラフである。
【図１３Ｂ】本発明に従って生成される対応線グラフデータ構造を示す。
【図１４】ペプチドＡのＭＣＵグラフから生成される「辺対頂点」データ構造を示す。
【図１５Ａ】本発明の実施形態に従って生成されるデータベース内に格納された例示的ＩＣＳ記録（分子量フィールド、頂点配列フィールド及び辺配列フィールドを含む）を示す。
【図１５Ｂ】本発明の実施形態に従って生成されるデータベース内に格納された例示的ＩＣＳ記録（分子量フィールド、頂点配列フィールド及び辺配列フィールドを含む）を示す。
【図１６】選択分子の下部構造を識別するために誘導連結サブグラフのデータベースを検索する際の本発明の一実施形態による工程を示す流れ図である。
【図１７Ａ】本発明の実施形態に従って生成されるペプチドＡの下部構造のＭＣＵグラフを示す。
【図１７Ｂ】図１７ＡのＭＣＵグラフ内に描写された下部構造に対応する化学構造を示す。
【図１８Ａ】本発明の実施形態に従って生成されるペプチドＡの２つの下部構造のＭＣＵグラフを示す。
【図１８Ｂ】図１８ＡのＭＣＵグラフ内に描写された下部構造に対応する化学構造を示す。
【図１９Ａ】本発明の実施形態に従って生成されるペプチドＡの２つの下部構造のＭＣＵグラフを示す。
【図１９Ｂ】図１９ＡのＭＣＵグラフ内に描写された下部構造に対応する化学構造を示す。
【図２０Ａ】本発明の実施形態に従って生成されるペプチドＡの２つの下部構造のＭＣＵグラフを示す。
【図２０Ｂ】図２０ＡのＭＣＵグラフ内に描写された下部構造に対応する化学構造を示す。
【図２１Ａ】本発明の実施形態に従って生成されるペプチドＡの２つの下部構造のＭＣＵグラフを示す。
【図２１Ｂ】図２１ＡのＭＣＵグラフ内に描写された下部構造に対応する化学構造を示す。
【図２２Ａ】図６の処理が働き得るインスリンデテミールの化学構造を示す。
【図２２Ｂ】本発明の実施形態に従って生成されるインスリンデテミールのＭＣＵグラフである。
【図２２Ｃ】本発明の実施形態に従って生成されるインスリンデテミールのＭＣＵグラフである。
【図２３】本発明に従って生成されるインスリンデテミールのＭＣＵグラフデータ構造を示す。
【図２４】インスリンデテミールのＭＣＵグラフデータ構造に対応する線グラフである。
【図２５】本発明の実施形態に従って生成されるインスリンデテミールの線グラフデータ構造を示す。
【図２６】本発明の実施形態によるＭＣＵグラフデータ構造から生成される「辺対頂点」データ構造を示す。
【図２７】本発明の実施形態によるＭＣＵグラフ隣接行列内に格納されたＭＣＵグラフデータから下部構造データベースを取り込むための例示的ＭａｔＬａｂコードプログラム命令を示す。
【図２８】図２７に示す例示的コードにより行われるアルゴリズムを示す流れ図を示す。
【図２９】ネズミ腎臓膜培養におけるインスリンデテミールの潜在的代謝物の実験的アイソトープ包絡線であり、１０７６．２８６６Ｔｈ（［Ｍ＋５Ｈ］）におけるモノアイソトピックｍ／ｚと５３７６．３９６５Ｄａの分子量とを有する。
【図３０Ａ】本発明の実施形態に従って生成される例示的データベースエントリ（ＩＣＳ記録）を示す。
【図３０Ｂ】本発明の実施形態に従って生成される例示的データベースエントリ（ＩＣＳ記録）を示す。
【図３０Ｃ】本発明の実施形態に従って生成される例示的データベースエントリ（ＩＣＳ記録）を示す。
【図３０Ｄ】本発明の実施形態に従って生成される例示的データベースエントリ（ＩＣＳ記録）を示す。
【図３１Ａ】インスリンデテミールの線グラフデータ構造の誘導連結サブグラフのＭＣＵグラフを示す。
【図３１Ｂ】インスリンデテミールの線グラフデータ構造の誘導連結サブグラフのＭＣＵグラフを示す。
【図３１Ｃ】図３０Ａに示される頂点配列及び辺配列に対応する誘導連結サブグラフのＭＣＵグラフを示す。
【図３１Ｄ】図３０Ｂに示される頂点配列及び辺配列に対応する誘導連結サブグラフのＭＣＵグラフを示す。
【図３１Ｅ】図３０Ｃに示される頂点配列及び辺配列に対応する誘導連結サブグラフのＭＣＵグラフを示す。
【図３１Ｆ】図３０Ｄに示される頂点配列及び辺配列に対応する誘導連結サブグラフのＭＣＵグラフを示す。
【図３２Ａ】図６及び１６に説明された本発明の実施形態に従って生成されたインスリンデテミールの４つの代謝物の提案化学構造を示す。
【図３２Ｂ】図６及び１６に説明された本発明の実施形態に従って生成されたインスリンデテミールの４つの代謝物の提案化学構造を示す。
【図３３Ａ】図６及び１６に説明された本発明の実施形態に従って生成されたインスリンデテミールの４つの代謝物の提案化学構造を示す。
【図３３Ｂ】図６及び１６に説明された本発明の実施形態に従って生成されたインスリンデテミールの４つの代謝物の提案化学構造を示す。
【図３４Ａ】図３１Ｆに示す構造（インスリンデテミールの代謝物）の代謝切断マップである。
【図３４Ｂ】図３１Ｆに示す代謝物のＭＳ／ＭＳ  ｙ２−ｙ７イオンスペクトルである。
【図３４Ｃ】図３１Ｆに示すインスリンデテミール代謝物のＭＳ／ＭＳ断片化マップである。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
例示的実施形態の詳細な説明
一般的に、本発明のいくつかの実施形態は、錯体分子の下部構造（錯体分子の代謝物など）を識別するとともにこの錯体分子の下部構造の関連化学構造を判断するために化学者及び生化学者などの科学者により使用され得る。本発明のいくつかの実施形態は薬剤開発及び設計において有用であり得る。
【００５６】
図１は本発明の一実施形態におけるデータの流れを一例として示す高レベル流れ図を示す。図１に示すように、第１のユーザは、選択分子データ（選択分子の規定ＭＣＵ、ＭＣＵの分子量及び選択分子の接続プロファイルの一組を含む）を本システムへ供給するために第１のエンドユーザコンピュータシステム１１５及び入力モジュール１２５を使用する。接続プロファイルは、最小切断可能ユニットと結合との相対位置と、選択分子内のＭＣＵと結合との任意の接続とを示す。ＭＣＵグラフデータ構造生成器１３０は、ＭＣＵグラフデータ構造を生成し、そして選択分子のＭＣＵグラフを表すデータをこれに取り込む。ＭＣＵグラフデータ構造生成器１３０はＭＣＵグラフデータを本システムに付随するメモリデバイス（図１に示さず）内に格納する。線グラフデータ構造生成器１３５はＭＣＵグラフデータ構造からＭＣＵグラフデータを取り出す。次に、線グラフデータ構造生成器１３５は、線グラフデータ構造を生成するためにそして線グラフデータ構造に取り込むためにこのＭＣＵグラフデータを使用する。
【００５７】
グラフトラバースモジュール１４０は、グラフデータ構造内の線グラフデータにより表される線グラフから導出され得る誘導連結サブグラフのすべてを表す誘導連結サブグラフデータ１４７を生成するためにグラフデータ構造内のデータをトラバースするために、好適なグラフトラバースアルゴリズムを使用する。サブグラフデータベース生成器１４５は、サブグラフデータベース１５０を構築してこれに取り込むために誘導連結サブグラフデータ１４７及び選択分子データ（特に分子量）を使用する。サブグラフデータベース１５０は複数のＩＣＳ記録を含み、各ＩＣＳ記録は、誘導連結サブグラフの頂点データを有する１つの頂点データフィールド、誘導連結サブグラフの辺データを有する辺データフィールド、誘導連結サブグラフの分子量が取り込まれる分子量フィールド、並びに選択分子を各ＩＣＳ記録内の頂点フィールド、辺フィールド及び分子量フィールド内に格納される値により表される下部構造へ変換するために必要とされる生体変換の数（以下に定義される）を表す値が取り込まれる生体変換カウントフィールドを含む。サブグラフデータベース生成器１４５は、エンドユーザにより供給される選択分子データ内のＭＣＵの分子量に基づき各誘導連結サブグラフの分子量を計算する。
【００５８】
図１に示すように、生体変換カウントはサブグラフデータベース生成器１４５に付随する生体変換プロセッサ１４９により計算され得、生体変換プロセッサ１４９は、図３に描写されるとともに以下にさらに詳細に説明されるアルゴリズムなどの生体変換カウントアルゴリズムを行うように構成される。図５は本発明のいくつかの実施形態によるサブグラフデータベース１５０内に格納され得る例示的誘導連結サブグラフ（ＩＣＳ）記録を示す。
【００５９】
サブグラフデータベース１５０が構築された後（何百万の記録を含み得る）、第２のユーザは、所与の照会分子量（又は所与の範囲の分子量）に基づきデータベース１５０を検索するために第２のエンドユーザコンピュータシステム１６０及びユーザインターフェース１６５を使用し得る。照会分子量（又は、一定範囲の分子量）は、照会分子量に等しい又は指定範囲の分子量内に入る分子量を有する記録のすべての記録の頂点データ及び辺データを本システムにサブグラフデータベース１５０から取り出させる検索エンジン１７０へ渡される。視覚化器１７５は、第２のユーザにより操作されるディスプレイデバイス１６２へユーザインターフェース１６５を介し送信される識別された誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成するために頂点データ及び辺データを使用する。好ましいいくつかの実施態様では、照会質量（又は範囲）に整合する２つ以上の誘導連結サブグラフが存在すれば、視覚化器１７５及びユーザインターフェース１６５は、それぞれの生体変換フィールド内の値に従って、整合誘導連結サブグラフをランク付けしそして整合誘導連結サブグラフをランク順で表示するように動作する。第１のエンドユーザコンピュータシステム及び第２のエンドユーザコンピュータシステムは、いくつかの実施形態では、同じコンピュータシステムを含み得るということに留意すべきである。換言すれば、本システムは、同じコンピュータシステムがシステムのデータベース生成機能とデータベース検索機能との両方を開始するために使用されるように構成され得る。
【００６０】
図２は本発明の別の実施形態におけるデータの流れを一例として示す高レベル全体流れ図を示し、ここで、様々なタイプのグラフを表すデータ構造は隣接行列である。図２に示すように、全体データ流れは、「頂点対頂点」（Ｖ２Ｖ：vertex to vertex）隣接行列生成器２３０がＶ２Ｖグラフデータを生成し格納するために選択分子データを使用し、「辺対辺」（Ｅ２Ｅ：edge-to-edge）グラフ隣接行列生成器２３５がＥ２Ｅグラフデータを生成し格納するためにＶ２Ｖグラフデータを使用し、「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ：edge-to-vertex）グラフ隣接行列生成器２３７がＥ２Ｖグラフデータを生成し格納するためにＶ２Ｖグラフデータを使用するということを除いて図１に示すシステム内の全体データ流れとほぼ同じである。
【００６１】
図３は辺配列データにより表されるとともにシステムにより生成される誘導連結サブグラフの各誘導連結サブグラフに関連する生体変換カウントを計算しＩＣＳデータベース内に格納するためのアルゴリズムを一例として示す高レベル流れ図を示す。本開示の目的のために、「生体変換」は２つのＭＣＵ間の共有結合の破壊として定義される。
【００６２】
しばしば、複数の代謝物は、検索照会内に規定された公差範囲（例えば所与の検索質量を中心とする±５ｐｐｍ以内の範囲、±２ｐｐｍ内の±４ｐｐｍ以内の範囲、又は他のある制限された範囲）に依存して検索内の所与の照会質量に整合することになる。このような場合、選択分子から生成される可能性がより高い代謝物が検索結果内の戻された代謝物のリストの最上位に表示される（すなわち、選択分子から生成される可能性がより低い代謝物を表示する前に表示される）ように、検索において戻される代謝物のリストをフィルタリングする（又は、少なくとも優先順位付けする）ことがしばしば効率的であり且つ望ましい。代謝物は通常、酵素的に生成されるので、そして酵素は通常、一度に１つの結合を加水分解するので、代謝物が人体内又は実験室内で生成されるかにかかわらず、選択分子内の最小数の結合を破壊することにより生成され得る代謝物もまた当該の選択分子から生成される可能性が最も高い代謝物であるということを仮定することが合理的である。同様な連続的断片化処理が気相断片化中に発生する。１つの結合が一度に壊れ、最も弱い結合が最初に破壊し、次の最も弱い結合の破壊が続く、等々である。
【００６３】
したがって、本発明のいくつかの実施形態と特にサブグラフデータベース生成器は、ＩＣＳデータベース内に表される誘導連結サブグラフ（すなわち代謝物）毎に、選択分子を当該の特定代謝物へ変換するために必要とされる生体変換（又は壊れた共有結合）の数をカウントしＩＣＳデータベース内に格納するように構成された生体変換プロセッサ（一組のコンピュータプログラム命令など）を含み得る。加えて、検索エンジンは、検索結果内の代謝物を取り出しランク順に表示するために、照会質量と共に、格納された生体変換カウントを使用するように適切に構成され、より低い生体変換カウント値を有する代謝物は最も高い生体変換カウント値を有する代謝物より高くランク付けされる。いくつかの実施形態では、本システムはまた、規定最大数の生体変換より多い生体変換を必要とする代謝物が検索結果からフィルタリングされユーザのディスプレイデバイス上に提示されないように、検索結果をフィルタリングするように構成され得る。
【００６４】
例えば、選択分子は直鎖ペプチドＡＮ−Ｔ−Ｇ−Ｆ−ＡＮ−Ｇ−Ｇであり、照会質量に整合する代謝物の１つはＡＮ−Ｔ−Ｇ−Ｆであり、照会質量に整合する代謝物の別の１つはＴ−Ｇ−Ｆ−ＡＮである。明らかに、選択分子からＡＮ−Ｔ−Ｇ−Ｆ代謝物を取得するためには単一の破壊された結合を必要とし、一方、Ｔ−Ｇ−Ｆ−ＡＮ代謝物を取得するためには２つの破壊された結合を必要とする。この状況では、検索照会モジュールのユーザインターフェースはＡＮ−Ｔ−Ｇ−Ｆ代謝物をＴ−Ｇ−Ｆ−ＡＮ代謝物より高くランク付けするだろう。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態は、選択分子から生成され得るあらゆる下部構造を表すＩＣＳ記録を含むＩＣＳデータベースを生成するように構成される。各ＩＣＳ記録は少なくとも１つの頂点配列、辺配列及び生体変換カウントフィールドを含む。したがって、図３に示すように、ＩＣＳデータベース内に表される各下部構造の生体変換の数をカウントし格納するための１つのアルゴリズムは次のように進むだろう：
工程３０５−ＩＣＳデータベース内の第１のＩＣＳ記録を選択する、
工程３１０−選択されたＩＣＳ記録内の辺配列を識別する、
工程３１５−辺配列内のすべての０を識別することにより喪失辺を識別する、
工程３２０−その初期値を零に設定することにより、選択されたＩＣＳ記録の生体変換カウントフィールドを初期化する、
工程３２５−辺配列内の喪失辺毎に、喪失辺が下部構造内の少なくとも１つの頂点に隣接すれば、生体変換カウントフィールド内の値を１だけ増分する、
工程３３０−ＩＣＳデータベース内の次のＩＣＳ記録を選択する、及び
工程３３５−生体変換カウント値が計算されＩＣＳデータベース内のあらゆるＩＣＳ記録内に格納されてしまうまで工程３１０〜３３０を繰り返す。
【００６６】
あるケースにおいては、選択分子の構造が切断頂点により分離された２つの単量体（単量体Ａ及び単量体Ｂ）を含む。切断頂点を跨ぐこのような選択分子の下部構造又は代謝物に関し、生体変換の数は、選択分子を単量体Ａに変換するために必要とされる生体変換の数と選択分子を単量体Ｂに変換するために必要とされる生体変換の数との合計である。
【００６７】
次に、このアルゴリズムに従って生体変換カウントフィールド内に格納された値は、生成される可能性が最も高い下部構造がエンドユーザへ列挙又は表示されるただ一つの下部構造であるように、又は生成される可能性が最も高い下部構造がリストの最上位に（すなわち生成される可能性が最も低い下部構造の前に）列挙又は表示されるように検索結果をランク付け及び／又はフィルタリングするために本発明のいくつかの実施形態により使用され得る。
【００６８】
図４は本発明の例示的実施形態に従って動作するように構成された錯体分子下部構造識別システムのアーキテクチャの一例を示す高レベルブロック図を示す。錯体分子下部構造識別システム４０５は、汎用又は特殊コンピュータシステム（例えばパーソナルコンピュータシステム、ノートブックコンピュータ、ラップトップ又はハンドヘルドコンピューターシステム、タブレット、インターネット使用可能スマートフォン又は携帯情報端末コンピュータデバイス、又はこれらのもののうちの１つ又は複数の任意の組み合わせを含む）上で実現され得る。通常、錯体分子下部構造識別システム４０５は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）又はマイクロプロセッサ４２５、一次メモリ４１０（ランダムアクセスメモリ（又はＲＡＭ）とも呼ばれる）及び不揮発性二次メモリ格納領域４２０（例えばハードドライブ、フラッシュドライブ又はＣＤ−ＲＯＭドライブ）を含む。図４に示すように、錯体分子下部構造識別システム４０５はまた、他のコンピュータシステム、プリンタなどの周辺装置、及び／又はデータ通信ネットワークとのデータ通信を提供するために例えば有線イーサーネットローカルエリアネットワークアダプタ、８０２．１１、ａ／ｇ／ｎ  ＷｉＦｉアダプタ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）アダプタ、及び／又はブルートゥース無線データ通信アダプタなどのネットワークインターフェース４３０を含み得る。アプリケーションプログラム４１２を含むコードなどのプログラムコード及び選択分子データ４８５などのプログラムデータは、不揮発性二次格納領域４２０から一次メモリ４１０へロード（すなわちＲＡＭ内へロード）され、そして、実行のためにマイクロプロセッサ４２５へ提供され得る。アプリケーションプログラム４１２の制御下で動作することにより、マイクロプロセッサ４２５は、結果を生成し、そして他のコンピュータシステム、他のコンピュータプログラム、及び／又は他のデータ通信ネットワークへのその後のアクセス、表示、出力及び／又は送信のために二次メモリ格納領域４２０内に格納し得る。
【００６９】
アプリケーションプログラム４１２内のソフトウェアモジュールの制御下でマイクロプロセッサ４２５により行われた下部構造識別子処理の結果は、アプリケーションプログラム４１２内のユーザインターフェースモジュール４６０の制御下で動作する１つ又は複数のエンドユーザ入力デバイス４９５（例えばキーボード、マウス、スタイラス、タッチスクリーンなど）及び１つ又は複数のエンドユーザ出力デバイス４９８（例えばディスプレイデバイス、プリンタ、タブレットディスプレイ画面又はスマートフォンディスプレイ画面など）を介し錯体分子下部構造識別システム４０５と相互作用する人間ユーザにより必要に応じ視認、ナビゲート、及び修正され得るように、二次メモリ格納領域４２０内に格納される。二次メモリ格納領域４２０及びそれが含むデータは、図４に示すようにマイクロプロセッサ４２５、一次メモリ４１０、アプリケーションプログラム４１２、及びソフトウェアモジュール４３５、４４０、４４５、４５０、４５５、４６０、４６５、４７０、４７５、４８０と同じ物理的マシン内へ組み込まれ得る。しかし、二次メモリ格納領域４２０内に示されるデータ及び／又はデータベースのいくつか又はすべてはまた、請求される発明の範囲から逸脱することなく分散配置の別個のコンピュータシステム上に存在し得る。
【００７０】
ネットワークインターフェース４３０は、処理されるべき追加入力データ（図４に示さず）並びに処理を行うために有用又は必要と思われる複数の電子ファイル及び文書を含む又は生成するリモートサーバ及びマシン（例えば質量分光デバイス）に対する接続を確立するために採用され得る。ネットワークインターフェース４３０はまた、本発明の錯体分子下部構造識別システム４０５にアクセスしそれを使用したい他の人間ユーザにより操作されるリモート端末及びリモートコンピュータシステム（図示せず）へ接続を提供し得る。
【００７１】
一次メモリ４１０は、限定しないが、１つ又は複数のローカル若しくはリモート、固定若しくは着脱可能、恒久的若しくは一時的、磁気的若しくは光学的ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）領域、キャッシュメモリ領域、又はディスクドライブを含み得、本明細書において説明される錯体分子の下部構造を識別する方法を行うためにマイクロプロセッサ４２５の機能を制御するための複数のプログラムモジュールを含む。これらのモジュールの各モジュールは、従来のプログラミング言語でソースコードとして書かれたコンピュータソフトウエアプログラム、手順、又は処理を含み得、マイクロプロセッサ４２５による実行のために提示され得る。ソースコード並びにオブジェクト及びバイトコードの様々な実施形態が、コンピュータ可読ストレージ媒体（ＤＶＤ、ＣＤＲＯＭ、フロッピーディスク又はメモリカードなど）上に格納され、伝送媒体又は搬送波上で具現化され得る。
【００７２】
アプリケーションプログラム４１２は以下に論述される一群のコンピュータソフトウエアプログラムモジュール４３５、４４０、４４５、４５０、４５５、４６０、４６５、４７０、４７５、４８０を含む。各コンピュータソフトウエアプログラムモジュールは、様々なタイプの入力データ（選択分子データ４８５など）を受信するために、そして本明細書において説明される識別子処理に関連するＭＣＵグラフ、線グラフ、誘導連結サブグラフ、下部構造視覚化、生体変換データ、辺データ及び頂点データを生成、格納、送信、及び表示するために以下に説明されるアルゴリズムを実行するために、必要に応じマイクロプロセッサ４２５に多様な特定タスクを行わすプログラム命令を含む。これらのソフトウェアモジュールは、柔軟であり、そして限定しないが化学構造図ファイル、画像及び他の電子文書、グラフ、レイアウト及びスキーマを含む多種多様なタイプの入力及び出力を受信、処理、及び出力するように構成され得る。次に、アプリケーションプログラム４１２内のコンピューターソフトウェアモジュール４３５、４４０、４４５、４５０、４５５、４６０、４６５、４７０、４７５、４８０の各コンピューターソフトウェアモジュールの目的及び機能について以下にさらに詳細に説明する。
【００７３】
アプリケーションプログラム４１２は、入力モジュール４３５、ＭＣＵグラフデータ構造生成器モジュール４４０、線グラフデータ構造生成器モジュール４４５、グラフトラバースモジュール４５０、サブグラフデータベース生成器モジュール４５５、ユーザインターフェースモジュール４６０、検索エンジンモジュール４６５、視覚化器モジュール４７０、生体変換演算処理モジュール４７５、及び１つ又は複数の追加データ処理モジュール４８０を含む。入力モジュール４３５は、マイクロプロセッサ４２５により実行されると（Ａ）選択分子の一組の規定最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子内の一組の規定最小切断可能ユニットを接続する一組の結合、（Ｃ）各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｄ）選択された分子の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを表す選択分子データ４８５をマイクロプロセッサ４２５に受信させ二次メモリ格納領域４２０内に格納させるプログラム命令を含む。入力モジュール４３５はまた、マイクロプロセッサ４２５により実行されると選択分子の化学線図で表されるデータをマイクロプロセッサ４２５に受信、走査、解析及び／又は格納させるプログラム命令を含み得、化学線図は、（Ａ）選択分子の最小切断可能ユニット、（Ｂ）選択分子の各最小切断可能ユニットの分子量、及び（Ｃ）選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合のタイプを識別する注釈を含む。
【００７４】
ＭＣＵグラフデータ構造生成器４４０は、ＭＣＵグラフデータ構造（その例は図９Ｄに示される）を生成させ、それに選択分子のＭＣＵグラフを表すデータを取り込ませる。ＭＣＵグラフデータ構造生成器４４０は通常、ＭＣＵグラフデータを二次メモリ格納領域４２０内に、又は錯体分子下部構造識別システム４０５へ接続される又はそれへ関連付けられる他のメモリ格納領域（図４に示さず）内に格納することになる。線グラフデータ構造生成器４４５はＭＣＵグラフデータ構造からＭＣＵグラフデータを取り出す。次に線グラフデータ構造生成器４４５は、線グラフデータ構造を生成するために、そして線グラフデータ構造に取り込むためにＭＣＵグラフデータを使用する。線グラフデータ構造はまた、二次メモリ格納領域４２０内に、又は錯体分子下部構造識別システム４０５へ接続される又はそれへ関連付けられる他のメモリ格納領域（図４に示さず）内に格納される。
【００７５】
グラフトラバースモジュール４５０はそして、線グラフデータ構造の線グラフデータにより表される線グラフから導出され得る誘導連結サブグラフのすべてを表す誘導連結サブグラフデータ１４７を生成するために線グラフデータ構造内のデータをトラバースするために、好適なグラフトラバースアルゴリズムを使用する。サブグラフデータベース生成器４５５は、二次メモリ格納領域４２０内に格納されるサブグラフデータベース４９０を構築しこれを取り込むために誘導連結サブグラフデータ１４７及び選択分子データ４８５（特に分子量）を使用する。図４に示すように、サブグラフデータベース４９０は複数のＩＣＳ記録を含む、各ＩＣＳ記録は、少なくとも、誘導連結サブグラフの頂点データを有する１つの頂点データフィールド、誘導連結サブグラフの辺データを有する辺データフィールド、誘導連結サブグラフの分子量が取り込まれる分子量フィールド、並びに選択分子を各ＩＣＳ記録内の頂点フィールド、辺フィールド及び分子量フィールド内に格納された値により表される下部構造へ変換するために必要とされる生体変換の数（上に定義された）を表す値が取り込まれる生体変換カウントフィールドを含む。サブグラフデータベース生成器４５５は、エンドユーザにより供給される選択分子データ４８５内のＭＣＵの分子量に基づき各誘導連結サブグラフの分子量を計算する。生体変換プロセッサ４７５は図３に示され上に詳細に説明されたアルゴリズムに従って各誘導連結サブグラフの生体変換を判断する。
【００７６】
サブグラフデータベース４９０が、第１のユーザにより構築された後、第２のユーザ（又は第１のユーザ）は、所与の照会分子量（又は所与の範囲の分子量）に基づきサブグラフデータベース４９０を検索するためにユーザインターフェース４６０を活性化するために１つ又は複数のエンドユーザ入力デバイス４９５を操作し得る。照会分子量（又は一定の範囲の重み付け）は検索エンジン４６５へ渡され、検索エンジン４６５は、照会分子量に等しい又は指定範囲の分子量内に入る分子量を有する記録のすべての記録の頂点データ及び辺データをシステムにサブグラフデータベース４９０から取り出させる。したがって、ユーザインターフェースモジュール４６０及び検索エンジンモジュール４６５は併せて、マイクロプロセッサ４２５により実行されると、（ｉ）エンドユーザから照会分子量を受信し、（ｉｉ）照会分子量に整合する全分子量を分子量フィールド内に有するＩＣＳ記録を識別するために照会分子量に基づきサブグラフデータベース４９０を検索し、（ｉｉｉ）識別されたＩＣＳ記録の頂点データフィールド内の頂点値及び辺データフィールド内の辺値をエンドユーザにより操作されるエンドユーザ出力デバイス４９８（例えばディスプレイモニタ）上の提示のためにユーザインターフェース４６０へ送信することをマイクロプロセッサ４２５にさせるプログラム命令を含む。
【００７７】
視覚化器モジュール４７０は、マイクロプロセッサ４２５により実行されると、第２のユーザにより操作されるエンドユーザ出力装置４９８へユーザインターフェース４６０を介し送信される識別された誘導連結サブグラフのグラフィック表現を生成するためにサブグラフデータベース４９０内の識別されたＩＣＳ記録の頂点データ及び辺データを使用することをマイクロプロセッサ４２５にさせるプログラム命令を含む。好ましいいくつかの実施態様では、照会質量（又は範囲）に整合する２つ以上の誘導連結サブグラフが存在すれば、視覚化器モジュール４７０及びユーザインターフェース４６０内のプログラム命令は、それぞれの生体変換フィールド内の値に従って、整合誘導連結サブグラフをランク付けするように、そして整合誘導連結サブグラフをランク順でエンドユーザ出力デバイス４９８上に表示するように動作する。
【００７８】
追加データ処理モジュール４８０は例えば、ＩＣＳ記録を生成し、編成し、これをサブグラフデータベース４９０へ格納することとそれから取り出すこととを容易にする例えばデータベース管理プログラム（図示せず）を含み得る。Oracle Corporation, Redwood Shores, Californiaにより提供されるようなフラットファイルシステム、階層型データベース、リレーショナルデータベース又は分散型データベースを含む任意のタイプのデータベース管理プログラムが利用され得る。
【００７９】
いくつかの実施形態では、錯体分子下部構造識別システム４０５は、Internet及びＷorld Wide Webを含み得るデータ通信ネットワーク（図示せず）上でInternet Explorerなどの標準的ウェブブラウザを使用することによりクライアントコンピュータデバイスと通信するように構成されたサーバとして働くことができる。このような実施形態では、錯体分子下部構造識別システム４０５は、Microsoft Corporation, Redmond, Washingtonから入手可能な例えばInternet Information Services（ＩＩＳ）を含む多くの利用可能ウェブサーバアプリケーション又はプログラムのうちの任意の１つを使用することにより実現され得る。
【００８０】
図５は本発明のいくつかの実施形態によるデータベース内に格納され得る例示的誘導連結サブグラフ（ＩＣＳ）記録を示す。図５に示すように、二次メモリ格納領域４２０のサブグラフデータベース４９０内の各ＩＣＳ記録は、選択分子の各誘導連結サブグラフに関連する複数の異なるデータフィールドを含み得る。複数の異なるデータフィールドは限定しないが、各誘導連結サブグラフの規定識別子を格納するための分子識別子フィールド５０５、各誘導連結サブグラフの規定識別子を格納するための下部構造識別子フィールド５１０、各誘導連結サブグラフの頂点データ及び辺データを格納するための誘導連結サブグラフフィールド５１５（通常は一組の配列）、誘導連結サブグラフの全分子量を格納するための分子量フィールド５２０、各誘導連結サブグラフの生体変換カウントを格納するための生体変換カウントフィールド５２５、基本組成データを格納するための基本組成フィールド５３０、及び誘導連結サブグラフの各誘導連結サブグラフに関連する他の特性を格納するための１つ又は複数の他のフィールド５３５を含む。
【００８１】
図６は、本発明の実施形態に関する、選択分子の代謝物を識別する機能を行うために一次メモリ４４０内に格納されマイクロプロセッサ４２５により実行され得る処理又はコンピュータプログラムの工程又は機能を表す。
【００８２】
本開示の目的及び利便性のために、図６に示す処理は、選択分子の代謝物を識別するために選択分子のグラフィック表現のデータ構造を利用する本発明のシステムの動作の第１段階と見做され得る。一般的に、図６は選択分子のＭＣＵグラフ及び線グラフのデータ構造が生成される処理を示す。線グラフデータ構造は、選択分子の下部構造を表す誘導連結サブグラフのデータ構造を生成するためにグラフトラバースアルゴリズムを使用することによりトラバースされる。
【００８３】
図６に示す処理の工程が本開示において説明される際、例示的選択分子に関する工程の結果が示される図７〜１５が参照されることになる。
【００８４】
ここで図６に移ると、本発明の下部構造ＩＤ処理６００は、その結果が選択分子の網羅的な一組の下部構造を提供する多くの工程を含む。仮想選択分子の構造が図９Ａに示される。工程６０５において、本システムは選択分子データを含む選択分子の表現を受信する。選択分子データは、選択分子内の最小切断可能ユニット、選択分子内の最小切断可能ユニットを接続する結合、各最小切断可能ユニットの分子量、及び選択分子の接続プロファイルであって最小切断可能ユニットと結合とその間の接続との相対位置を指示する接続プロファイルを含む。選択分子の表現はＭＣＵグラフの形式であり得る。図９Ａは本発明に従って受信され得る仮想分子の例示的ＭＣＵグラフを示す。図９ＡのＭＣＵグラフの各頂点１、２、３、４及び５は仮想分子の最小切断可能ユニットを表す。図９ＡのＭＣＵグラフの頂点を接続する黒線により表される各辺は選択分子の最小切断可能ユニットを接続する結合を表す。
【００８５】
本発明の代替実施態様では、本処理の第１の工程において、選択分子の受信された表現は、ＭＣＵグラフではなく、むしろ選択分子の構造、化学式、図、又は他の好適な表現を含む化学線図ファイルである。この場合、本システムは、工程６１５において、分子の化学構造及びユーザ定義ＭＣＵに基づき又は選択分子データに基づき選択分子のＭＣＵグラフ及び対応ＭＣＵグラフデータ構造を生成する。
ＭＣＵグラフは、分子のＣｈｅｍＤｒａｗファイル、化学表ファイル又はＨＥＬＭ表現（Hierarchical Editing Language for Compl）などの化学線図ファイルから生成され得る。化学線図ファイルはまた、簡略化分子入力行エントリシステム（SMILES:simplified molecular-input line-entry system）を使用することにより生成され得る。
【００８６】
図７に示すように、仮想選択分子のＭＣＵグラフは以下のように生成され得る：工程７０５において、頂点を選択分子の各最小切断可能ユニットへ割り当てる。工程７１０において、識別子又は値を各頂点へ割り当てる。この識別子又は値は例えば数値であり得る。図９Ａに示すように、仮想選択分子は５個の頂点を有する。頂点は数値１、２、３、４、及び５を割り当てられる。工程７１５において、選択分子のＭＣＵを接続する各結合の辺を追加する。選択仮想分子のＭＣＵグラフの辺は頂点を接続する黒線により表される。
【００８７】
本システムにより生成されるＭＣＵグラフデータ構造は好適には隣接行列又は隣接リストである。図９Ａに表される選択仮想分子の例示的ＭＣＵグラフ隣接行列が図９Ｂに表示される。ＭＣＵグラフの隣接行列は「頂点対頂点」行列（Ｖ２Ｖ）である。「頂点対頂点」行列は、本発明の例示的実施形態ではｎ基本構成要素又はｎ最小切断可能ユニットの選択分子のｎ×ｎ行列として構成されるデータ構造を含む。行列内の各スロットは、２つの頂点が互いに接続されていれば又は隣接していれば１の数値を含み、２つの頂点の間に隣接性がなければ０の数値を含む。選択仮想分子のＶ２Ｖ行列の行及び列の両方は対応するＭＣＵグラフ内に存在する５つの頂点を表すために１〜５で標記される。一例として、図９Ｂに示すように、頂点１及び頂点２は行列の行１内及び列２内の「１」より表されるように、隣接している。一方で、頂点１及び５は行列の行１内及び列５内に記載の「０」より表されるように、隣接していない。
【００８８】
図６に戻ると、工程６２０では、本システムは選択分子の線グラフを表すためにＭＣＵグラフデータ構造から線グラフデータ構造（「結合グラフデータ構造」又は「辺グラフデータ構造」としても知られる）を生成する。理解を容易にするために、仮想分子ＭＣＵグラフ隣接行列に対応する線グラフが図９Ｃに描写される。一般的に、線グラフ符号化処理は、（ｉ）線グラフの各頂点が選択分子のＭＣＵ間の共有結合を表すようにそして（ｉｉ）線グラフの２つの頂点は対応共有結合がＭＣＵグラフ内の同じＭＣＵから起これば辺により接続されるようにされる。
【００８９】
図８の流れ図により示されるように、線グラフを生成するためのアルゴリズムは次のように進む：工程８０５において、線グラフの頂点は、各辺により接続された終点に基づき、仮想選択分子のＭＣＵグラフ内の辺から構築される。線グラフの各頂点は、対応ＭＣＵグラフの頂点へ割り当てられた値に基づき一意的指標（例えば数値）が割り当てられる。線グラフの頂点はＭＣＵの辺に対応する。選択仮想分子の線グラフに関して、図９Ｃの頂点Ａは図９ＡのＭＣＵグラフの頂点１、２を接続する辺に対応し、頂点Ｂは図９ＡのＭＣＵグラフの頂点１、３を接続する辺に対応し、図９Ｃの頂点Ｃは図９ＡのＭＣＵグラフの頂点１、４を接続する辺に対応し、図９Ｃの頂点Ｄは図９ＡのＭＣＵグラフの頂点２、５を接続する辺に対応する。図９Ｃの頂点Ｅは図９ＡのＭＣＵグラフの頂点４、３を接続する辺に対応し、図９Ｃの頂点Ｆは図９ＡのＭＣＵグラフの頂点４及び５を接続する辺に対応する。
【００９０】
本発明のシステムにより生成される線グラフデータ構造は好適には線グラフ隣接行列又は隣接リストである。本発明の一実施形態では、線グラフデータ構造は、上述の線グラフデータ構造生成器４４５（図４に示す）のような線グラフデータ構造生成プログラム又は「辺対頂点」（Ｅ２Ｖ）行列生成プログラムなどのようなコンピュータコードにより自動的に生成される。
【００９１】
通常、線グラフの２つのタイプの隣接行列（すなわち「辺対辺」行列及び「辺対頂点」行列）がある。行列毎に、零及び１（０，１）表記法が選択分子の構成要素間の接続（「１」で指定される）又はその欠如（「０」で指定される）を記述するために使用され得る。（０，１）表記法は行列に関して使用され得る表記法の一例に過ぎない。どこに接続が存在するか又は存在しないかを表現するために多くの他の表記法が選択され使用される可能性があるということが理解されることになる。選択分子の構成要素間の接続の存在と欠如とを区別することを可能にするいかなる表記法も好適に採用され得る。
【００９２】
「辺対辺」行列は、本発明の例示的実施形態ではｎ基本構成要素又はｎ最小切断可能ユニットの選択分子のｎ×ｎ行列として構成されるデータ構造を含む。行列内の各スロットは、辺Ｅ１及び辺Ｅ２が隣接すれば１の数値をそして２つの間に隣接性がなければ０（零）の数値を含む。
【００９３】
「辺対頂点」行列は、本発明の例示的実施形態ではｎ基本構成要素又はｎ最小切断可能ユニットの選択分子のｎ×ｎ行列として構成されるデータ構造を含む。行列内の各スロットは辺及び所与の頂点が隣接すれば１の数値をそして２つの間に隣接性がなければ０（零）の数値を含む。
【００９４】
図９Ａに表される選択された仮想分子のＭＣＵグラフ及びＭＣＵグラフデータ構造に対応する例示的線グラフ隣接行列（Ｅ２Ｅ）が図９Ｄに記載される。選択分子ペプチドＡの本発明による例示的Ｅ２Ｖ行列が図１４に記載される。Ｅ２Ｖ行列は１３×１２行列であり、１〜１３と番号付けされた行は図１２ＡのペプチドＡ  ＭＣＵグラフ及び図１２ＣのＭＣＵグラフデータ構造内の辺を表し、１〜１２と番号付けされた列は図１２ＡのペプチドＡ  ＭＣＵグラフ及び図１２Ｃのデータ構造の頂点を表す。
【００９５】
工程６２５において、本システムは、マイクロプロセッサにより実行されると線グラフの誘導連結グラフを生成し格納するために線グラフのＥ２Ｅ及びＥ２Ｖの行列をトラバースするグラフトラバースアルゴリズムの工程をマイクロプロセッサに行わすプログラム命令を含むグラフトラバースプログラムを使用する。図９Ｅは図９ＡのＭＣＵグラフにより表された選択された仮想分子の２つの誘導連結サブグラフの高レベル表現を示す。
【００９６】
本発明の一実施形態では、グラフィック検索は深さ優先検索である。本処理は次のように進む：最初に、線グラフデータ構造の個々の頂点が接続構成要素として追加される。次に、任意の接続構成要素に関して、（ｉ）その頂点指標はその構成頂点の最小指標として定義され、（ｉｉ）その隣接頂点が識別され、（ｉｉｉ）現在の接続構成要素と現在の接続構成要素の指標を越える指標を有するその隣接頂点の各隣接頂点との和集合として定義される新しい接続構成要素が接続構成要素のリストへ追加され、（ｉｖ）検索（線グラフ隣接行列をトラバースする）はすべての接続構成要素が列挙されてしまうまで帰納的に進む。無限ループの無いことは非減少頂点指標の方向の検索の特定方向により保証される。
【００９７】
接続構成要素（誘導連結サブグラフ）が列挙されると、本システムは、工程６３０において、誘導連結サブグラフ記録（ＩＣＳ記録）を生成し二次メモリ内のデータベース（例えば図４に示され上に説明されたサブグラフデータベース４９０など）内に格納する。ＩＣＳ記録は分子量フィールド、頂点データフィールド及び辺データフィールドを含む。図１５Ａ及び１５Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って選択分子ペプチドＡの各ＩＣＳ記録内に格納される可能性がある分子量データ、頂点データ及び辺データの例を示す。
【００９８】
図６の工程６３５において、本システムは、各誘導連結サブグラフに対応する全分子量を計算し、この分子量をデータベース内のＩＣＳ記録の分子量フィールド内に格納する。工程６３０、６３５の完了時、すべての誘導連結サブグラフが列挙され格納されており、そして対応分子量は計算されており、好適には１つ又は複数のデータベース内に格納される。これで、本発明の代謝物識別処理の第１段階（下部構造データベース構築段階と呼ばれ得る）を完了する。
【００９９】
重要なことには、本発明者らは、図９Ａに示されるＭＣＵグラフなどのＭＣＵグラフのあらゆる誘導連結サブグラフはＭＣＵグラフにより表される選択分子の下部構造であるということを認識した。実際、図９Ａに示すＭＣＵグラフなどのＭＣＵグラフの各誘導連結サブグラフに対応する複数の下部構造がある。複数の下部構造はＭＣＵグラフの誘導連結サブグラフを書き出すことにより説明されない。したがって、ＭＣＵグラフの誘導連結サブグラフのプールは図９ＡのＭＣＵグラフなどのＭＣＵグラフにより表される分子の下部構造のプールを過小評価する。
【０１００】
しかし、本発明者らは、選択分子の線グラフのデータ構造により表される線グラフの誘導連結サブグラフのリストは選択分子の下部構造の全プールを完全に且つ一意的に表すということも認識した。この特性は、選択分子の代謝物の全プールの識別を容易にするアルゴリズムに至り、これにより、錯体分子の下部構造のすべてを識別するために採用される従来のコンピュータシステムの動作を改善するので新規且つ実用的である。
【０１０１】
図１０Ａは選択分子リラグルチドの化学構造を示す。図１０Ｂはリラグルチドの対応ＭＣＵグラフを示す。図１０Ｂに示すように、この例におけるユーザ定義ＭＣＵはアミノ酸残基である。この例では単一アミノ酸を越えるいかなる代謝物にも関心がないので、ＭＣＵグラフの各頂点は頂点Ｂを例外としてアミノ酸残基である。頂点Ｂは脂肪酸鎖を表す。この例では、これ以上のいかなる代謝も発生することが許されなかった。したがって、頂点ＢもまたＭＣＵである。
【０１０２】
図１０Ａに記載の表現の構築ブロックは原子であり、図１０ＢのＭＣＵグラフの構築ブロックはＭＣＵである。図１０Ａの原子ベース表現の１つの利点は構造の化学的詳細を露呈するということである。しかし、欠点は原子ベース表現の複雑性は原子ベース表現が下部構造データベース及び理論的代謝物データベースを計算する際の使用にはしばしば複雑過ぎるということである。ＭＣＵ表現は、ユーザが化学構造の重要でない詳細を無視することを可能にすることによりこの問題を克服する。
【０１０３】
図１１はペプチドＡ（２つのジスルフィド結合を含む１２のアミノ酸ペプチド）の化学構造を示す。
【０１０４】
図１２Ａ及び１２Ｂは本発明の実施形態に従って生成されるペプチドＡのＭＣＵグラフを示す。この場合、ペプチドＡのＭＣＵはアミノ酸として選択される。したがって、アミノ酸レベルを越える切断は許容されない。図１２Ａに示すように、分子内に１２のアミノ酸、したがってＭＣＵグラフ内に１２の頂点があり、丸囲み文字により表される。ＭＣＵグラフはすべての頂点を他の頂点へ接続する太黒線により図１２Ａにおいて表される１３の辺を含む。
【０１０５】
図１２Ｂは丸囲み文字の代わりに丸囲み数字により表された頂点を有するペプチドＡの別のＭＣＵグラフである。
【０１０６】
ペプチドＡのＭＣＵグラフデータ構造が図１２Ｃに記載される。このデータ構造は１２の頂点の各頂点の行と各行の１２列とを含む１２×１２隣接行列を含む。各頂点間の結合の有無は１，０表記法を使用して指定され、ここで、１は結合又は接続の存在を表し、０は結合又は接続の欠如を表す。例えば、頂点１は頂点２へ接続される（したがって列２内の１）が、いかなる他の頂点へも接続されなく、したがって零が残り１１列の各列内に列挙される。追加例として、頂点２は頂点１、３及び７へ接続され、したがって頂点２に対応する行のそれぞれの列の各列内に１が列挙される。
【０１０７】
図１３Ａは本発明の実施形態に従って生成され得るペプチドＡの線グラフを示す。線グラフの頂点は円として表され、１〜１２に番号付けされる。理解を容易にするために、頂点は単一文字アミノ酸と単量体ＡのＭＣＵグラフの所与の辺の終点を表すペプチド内の位置とを含む。対応ＭＣＵグラフデータ構造が図１３Ｂに記載される。対応Ｅ２Ｖ行列データ構造が図１４に記載される。Ｅ２Ｖ行列において、辺は行１〜１３として表され、頂点は列１〜１２として表される。
【０１０８】
図１５Ａ及び１５Ｂは、本発明の実施形態に従って生成されるサブグラフデータベース内に格納されたＩＣＳ記録の例示的データ（分子量フィールド、頂点配列フィールド及び辺配列フィールドを含む）を示す。ＩＣＳ記録はペプチドＡの線グラフの誘導連結サブグラフを表す。図１５Ａの行３及び４に示すように、ＩＣＳ記録のうちの２つは、同じ分子量であるが頂点データフィールド内の異なる頂点値及び辺データフィールド内の異なる辺値を示す。したがって、本発明の実施形態により生成されるサブグラフデータベースの構成は、同じ分子量を有するＩＣＳ（したがって選択分子の下部構造）を本システムが区別することを可能にする。
【０１０９】
図１６は本発明の一実施形態に従って行われる例示的検索処理の工程を示す流れ図を示す。検索は本発明の動作の第１段階と非同期で行われ得る。検索処理は、動作の第１段階において生成された格納された誘導連結サブグラフ記録のデータベースを利用する。工程１６０５において、本システムは照会分子量を受信する。工程１６１０及び１６１５において、本システムは、照会分子量に整合する分子量フィールド値を有する誘導連結サブグラフ記録（すなわち、照会分子量の指定範囲、好適には照会分子量の５ｐｐｍ以内、より好適には照会分子量の４ｐｐｍ以内、そしてより好適には照会分子量の２ｐｐｍ以内に入る分子量フィールド内の分子量を有する記録）を識別するために照会分子量を使用して工程６３０及び６３５において生成された格納された誘導連結サブグラフ記録のデータベースを検索する。いくつかの実施形態では、誘導連結サブグラフ記録の検索は、本発明の動作の第１段階中にサブグラフデータベース内に格納されたＩＣＳ記録からデータをマイクロプロセッサに検索し取り出させるように構成されたプログラム命令を含む検索エンジンモジュール（すなわちコンピュータプログラム）により行われ得る。照会分子量は通常、選択分子の下部構造の実験的に観測された又は既知の分子量である。照会分子量は質量分光分析及び特に差分質量分光分析などの技術を使用して生成され得る。
【０１１０】
工程１６１５において、本システムは、データベース内の識別された誘導連結サブグラフ記録の頂点データフィールドから頂点値をそして辺データフィールドから辺値をユーザへ表示する。この工程は、識別されたＩＣＳ記録から頂点値及び辺値をエンドユーザにより操作されるディスプレイデバイス上の提示のためにユーザインターフェースへ送信することにより達成される。
【０１１１】
本発明の追加実施形態において、本システムは、線グラフの誘起連結サブグラフのグラフィック表現を生成するために、そしてこのグラフィック表現を、エンドユーザにより操作されるディスプレイデバイスへ送信するために、頂点データフィールド内の頂点値、辺データフィールド内の辺値、及び選択分子データを使用し得る。図１６の工程１６２０を参照。グラフィック表現は誘導連結サブグラフ記録により表される下部構造のＭＣＵグラフ又は化学構造線図であり得る。工程１６２０において説明されたグラフィック表現を表示することはユーザがグラフィック表現を見たいかどうか又は線グラフの誘導連結サブグラフの頂点値及び辺値を受信する（又は、呈示される）ことに満足するかどうかに依存する任意選択工程であるということに留意すべきである。
【０１１２】
図１７ＡはペプチドＡの線グラフの誘導連結サブグラフ（ＩＣＳ）により表されたグラフィック表現（すなわちＭＣＵグラフ）を示す。下部構造は１９２．０５６９ダルトンの分子量を有する。図１７Ｂは図１７ＡのＭＣＵグラフにより表された下部構造の対応化学構造を示す。
【０１１３】
図１８Ａ及び１９ＡはペプチドＡの線グラフのＩＣＳにより表されたグラフィック表現（すなわちＭＣＵグラフ）を示す。ＭＣＵグラフは２２０．０８８２ダルトンの分子量を有するペプチドＡの下部構造を表す。図１８Ｂ及び１９Ｂは図１８Ａ及び１９ＡのＭＣＵグラフにより表された下部構造の対応化学構造をそれぞれ示す。
【０１１４】
図２０Ａ及び２１ＡはペプチドＡの線グラフのＩＣＳにより表されたグラフィック表現（すなわちＭＣＵグラフ）を示す。ＭＣＵグラフは１２７１．４２ダルトンの分子量を有するペプチドＡの下部構造を表す。図２０Ｂ及び２１Ｂは図２０Ａ及び２１ＡのＭＣＵグラフにより表された下部構造の対応化学構造をそれぞれ示す。
【０１１５】
図２２Ａは別の選択分子（すなわちインスリンデテミール）の化学構造を示す。図２２Ｂ及び２２ＣはインスリンデテミールのＭＣＵグラフを描写する。図２２ＢのＭＣＵグラフでは、ＭＣＵは単一アミノ酸残基及び基本組成を含む。基本組成（Ｃ１２Ｈ２６Ｏ１）は円で囲まれたＺにより指定される。図２２Ｃは円で囲まれたＸにより指定された分子の一部が単一ＭＣＵへ抽象化されたということを示す。分子の抽出領域を有する切断に興味が無いユーザは、本発明により生成されるだろう下部構造のプールを好適に調整するためにこの手法を使用し得る。
【０１１６】
図２３は本発明に従って生成されたインスリンデテミールのＭＣＵグラフデータ構造を示す。隣接行列は５０×５１行列である。
【０１１７】
図２４はインスリンデテミールの図２２Ｂにおいて表されるＭＣＵグラフの線グラフを示す。線グラフは割り当てられた数値により指定される５２の頂点を有する。
【０１１８】
図２５は図２３に記載のＭＣＵグラフデータ構造から生成されたインスリンデテミールの線グラフデータ構造を示す。データ構造は５２×５２隣接行列である。
【０１１９】
図２６は図２３に示すＭＣＵグラフデータ構造から本発明に従って生成された「辺対頂点」データ構造を描写する。
【０１２０】
図２７は下部構造データベースにＭＣＵグラフ隣接行列内に格納されたＭＣＵグラフデータを取り込むグラフ横断アルゴリズムを行うように構成された例示的ＭａｔＬａｂコードプログラム命令を示す。図２７に示すように、本コードはＭＣＵグラフ隣接行列データ構造Ｅ２Ｖ内に格納されたデータ及び線グラフ隣接行列データ構造Ｊ内に格納されたデータを入力データとして受け取る。後者は前者から導出され得るということに留意されたい。したがって、図２７に示すＭａｔＬａｂコードにより表されるアルゴリズムは、ＩＣＳデータベースに取り込むためにＭＣＵグラフ隣接行列データ構造からのデータだけを必要とするように書かれ得る。
【０１２１】
図２８は図２７に示す例示的コードにより行われるアルゴリズムを示す流れ図を示す。図２８に示すように、サブグラフデータベースを取り込むためにグラフデータ構造をトラバースするためのアルゴリズムは以下の工程を含む：最初に、工程２８０５において、構造内に存在する各個々の辺を表すデータをデータベースへ追加する。次に、工程２８１０において、データベース内に存在する辺毎に、当該辺の娘下部構造のすべての娘下部構造をデータベースへ再帰的に追加する。次に、工程２８１５において、データベース内の下部構造（すなわち親下部構造）毎に、その隣下部構造を識別し、各隣下部構造を１つずつ親構造へ追加し、工程２８２０において、データベースへ追加するべきこれ以上の下部構造が無くなるまで工程２８１０、２８１５、２８２０を繰り返す。
【０１２２】
図２９はネズミ腎臓膜培養におけるインスリンデテミールの潜在的代謝物の実験的アイソトープ包絡線であり、１０７６．２８６６Ｔｈ（［Ｍ＋５Ｈ］）におけるモノアイソトピックｍ／ｚと５３７６．３９６５Ｄａの分子量とを有する。この分子量は図１６に示す流れ図により示されたアルゴリズムに従ってＩＣＳ記録のデータベースを検索するために照会分子量として使用された。データベースのバイナリサーチが、照会分子に２ｐｐｍ以内で整合した分子量を有するＩＣＳ記録を識別するために行われた。
【０１２３】
図３０Ａ〜３０Ｄは、インスリンデテミールの誘導連結サブグラフを表す頂点配列及び辺配列を含むデータベースのバイナリサーチにおいて生成される４つの例示的データベースエントリ（ＩＣＳ記録）を示す。ＩＣＳのうちの３つは５３７６．４０４４の分子量を有し、１つのＩＣＳは５３７６．３９４５の分子量を有した。
【０１２４】
図３１Ａ及び３１Ｂはインスリンデテミールの線グラフデータ構造の誘導連結サブグラフのＭＣＵグラフを示す。
【０１２５】
図３１Ｃ〜３１Ｆは図３０Ａ〜３０Ｄに示す頂点配列及び辺配列に対応する４つの誘導連結グラフのＭＣＵグラフをそれぞれ示す。
【０１２６】
図３２Ａ、３２Ｂ、３３Ａ及び３３Ｂは図３０Ａ〜３０Ｄに示す頂点配列及び辺配列に対応する４つの誘導連結グラフの提案化学構造をそれぞれ示す。
【０１２７】
図３４Ａは図３１Ｆに示す構造（インスリンデテミールの代謝物）の代謝切断マップである。図３４Ｂは図３１Ｆに示す代謝物の構造を検証するために生成されたＭＳ／ＭＳ  ｙ２−ｙ７イオンスペクトルである。ＭＳ／ＭＳ生成ｙ２−ｙ７イオン系列は図３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｆに示す構造ではなく図３１Ｆに記載の構造に一致する。図３４Ｃは図３１Ｆに示すインスリンデテミール代謝物のＭＳ／ＭＳ断片化マップである。図３４Ｃでは、代謝切断部位、異性体切断部位、保持ＭＣＵ、離脱ＭＣＵ、ｙｎイオン、及びｂｎイオンが次のように表される：
【０１２８】
【表１】
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【０１２９】
本発明は特定例を参照して詳細に説明されたが、様々な修正が本発明の範囲から逸脱することなくなされ得るということが当業者にとって明らかになる。したがって、本発明の範囲は、本明細書で説明される例ではなく以下に提示される特許請求の範囲により制限されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
2021527255.tif 000033
【図１９Ｂ】
2021527255.tif 000034
【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
2021527255.tif 000049
【図３０Ｂ】
2021527255.tif 000050
【図３０Ｃ】
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【図３０Ｄ】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３１Ｄ】
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【図３１Ｅ】
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【図３１Ｆ】
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【図３２Ａ】
2021527255.tif 000059
【図３２Ｂ】
2021527255.tif 000060
【図３３Ａ】
2021527255.tif 000061
【図３３Ｂ】
2021527255.tif 000062
【図３４Ａ】
2021527255.tif 000063
【図３４Ｂ】
2021527255.tif 000064
【図３４Ｃ】
2021527255.tif 000065
【国際調査報告】
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2021527255.tif 000067