(57)【要約】【課題】タンパク質等のアミノ酸構造予測に有用な情報を提供する。【解決手段】配列情報取得部３０は、解析対象のアミノ酸配列のデータを取得する。出現特性算出部３２は、  取得された解析対象のアミノ酸配列のデータに基づき、解析対象のアミノ酸配列上でのアミノ酸対の出現特性を表す情報を求める。アミノ酸対は、隣接するアミノ酸の対である１種アミノ酸対および１のアミノ酸を挟んで隣接するアミノ酸の対である２種アミノ酸対を含む。出現特性は例えば出現頻度である。変化点検出部３４は出現特性に基づいてアミノ酸配列の構造変化点を求める。【選択図】  図２
2004178526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミノ酸配列を解析するアミノ酸配列解析装置であって、
解析対象のアミノ酸配列のデータを取得する配列情報取得部と、
取得された解析対象のアミノ酸配列のデータに基づき、解析対象のアミノ酸配列上での、隣接するアミノ酸の対である１種アミノ酸対および１のアミノ酸を挟んで隣接するアミノ酸の対である２種アミノ酸対を含むアミノ酸対の出現特性を表す情報を求める出現特性算出部と、
前記アミノ酸対の出現特性に基づいてアミノ酸配列の構造変化点を求める変化点検出部と、
を含むことを特徴とするアミノ酸配列解析装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアミノ酸配列解析装置において、
前記出現特性算出部は、解析対象のアミノ酸配列中にある各種のアミノ酸対の出現頻度を求め、
前記変化点検出部は、前記出現特性算出部により求められた出現頻度の情報に基づいて構造変化点を求めることを特徴とするアミノ酸配列解析装置。
【請求項３】
請求項１に記載のアミノ酸配列解析装置において、
前記出現特性算出部は、２つの異なるアミノ酸対の組がアミノ酸配列上で重なっている箇所の量を表す重なりパラメータを求め、
前記変化点検出部は、アミノ酸対の組合せが異なるときの重なりパラメータの変化に基づいて構造変化点を求めることを特徴とするアミノ酸配列解析装置。
【請求項４】
請求項１に記載のアミノ酸配列解析装置において、
前記出現特性算出部は、解析対象のアミノ酸配列上に部分配列を設定したときの、前記部分配列を構成する各種アミノ酸対の前記アミノ酸配列上での出現の程度を表す出現パラメータを求め、
前記変化点検出部は、前記部分配列を順次変更したときの前記出現パラメータの変化に基づいて構造変化点を求めることを特徴とするアミノ酸配列解析装置。
【請求項５】
アミノ酸配列をコンピュータで解析するアミノ酸配列解析方法であって、
解析対象のアミノ酸配列のデータに基づき、解析対象のアミノ酸配列上での、隣接するアミノ酸の対である１種アミノ酸対および１のアミノ酸を挟んで隣接するアミノ酸の対である２種アミノ酸対を含むアミノ酸対の出現特性を求め、出現特性に基づいてアミノ酸配列の構造変化点を求めることを特徴とするアミノ酸配列解析方法。
【請求項６】
アミノ酸配列をコンピュータで解析するアミノ酸配列解析処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
解析対象のアミノ酸配列のデータに基づき、解析対象のアミノ酸配列上での、隣接するアミノ酸の対である１種アミノ酸対および１のアミノ酸を挟んで隣接するアミノ酸の対である２種アミノ酸対を含むアミノ酸対の出現特性を求め、出現特性に基づいてアミノ酸配列の構造変化点を求める処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項７】
請求項６に記載のプログラムを格納した、コンピュータにて読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アミノ酸配列を解析する装置および方法に関し、特に、タンパク質のようなアミノ酸配列の構造変化点を求めることによって構造および機能等の解析のための有用な情報を提供する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タンパク質等のアミノ酸配列の解析は周知のようにバイオテクノロジー分野の中心的役割を担っており、アミノ酸配列解析が盛んに進められている。
【０００３】
従来は、Ｘ線解析などの実験的な手法によるものが主である。例えばＸ線結晶解析法はアミノ酸配列の３次元構造を解析するために用いられる。しかし、こうしたＷＥＴ系の手法は高価であり、時間もかかるという難点がある。さらには、幾つかの解析手法には、対象によって適用不可能であるという難点もある（例えば、結晶化できるものしか解析できない手法）。
【０００４】
これに対して、ドライ系の解析手法は、コンピュータを使って配列を解析するもので、バイフォインフォマティクスともいわれている。各種の解析手法が提案されており、公開されている既知のアミノ酸配列データを使っての解析も盛んに行われている。
【０００５】
従来のドライ系解析手法としては、例えば、相同性（ホモロジー）解析が挙げられれる。相同性解析では、類似した配列を見つけ、既知のタンパク質の性質から機能および構造が予測される。また、アミノ酸の機能的なドメインを探索する方法としてモチーフ検索法がある。
【０００６】
また、アミノ酸のタンパク質中での分布を使って解析する方法として、例えばアミノ酸配列の分布解析方法および平均特性値解析方法が特許文献１（特開２００２−２１５６３５号公報）に開示されている。
【０００７】
また、隠れマルコフモデルを使った方法が例えば特許文献２（特開平９−５０２８９号公報）および特許文献３（特開平７−３６９２０号公報）に開示されている。
【０００８】
その他、従来の解析手法として、確率的モデルを使った手法も特許文献４（特開平１０−１８７６６６号公報）に開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２１５６３５号公報（第６、７ページ、図１）
【特許文献２】
特開平９−５０２８９号公報（第３〜７ページ、図１）
【特許文献３】
特開平７−３６９２０号公報（第２、３ページ、図１）
【特許文献４】
特開平１０−１８７６６６号公報（第４〜６ページ、図１）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のタンパク質の構造解析では、上述したように、Ｘ線解析等のＷｅｔ手法は高価で時間がかかるという難点がある。バイオインフォマティクス分野で幾つもの統計的手法が提案されてきてはいるものの、未知の配列データが与えられたときに構造予測のためにも、さらなる有用な情報の提供が望まれるのが現状である。
【００１１】
本発明は上記背景の下でなされたものであり、その目的は、タンパク質等のアミノ酸配列の構造解析のための有用な情報を提供する装置および方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のアミノ酸配列解析装置は、解析対象のアミノ酸配列のデータを取得する配列情報取得部と、取得された解析対象のアミノ酸配列のデータに基づき、解析対象のアミノ酸配列上での、隣接するアミノ酸の対である１種アミノ酸対および１のアミノ酸を挟んで隣接するアミノ酸の対である２種アミノ酸対を含むアミノ酸対の出現特性を表す情報を求める出現特性算出部と、前記アミノ酸対の出現特性に基づいてアミノ酸配列の構造変化点を求める変化点検出部と、を含む。
【００１３】
好ましくは、前記出現特性算出部は、解析対象のアミノ酸配列中にある各種のアミノ酸対の出現頻度を求め、前記変化点検出部は、前記出現特性算出部により求められた出現頻度の情報に基づいて構造変化点を求める。
【００１４】
好ましくは、前記出現特性算出部は、２つの異なるアミノ酸対の組がアミノ酸配列上で重なっている箇所の量を表す重なりパラメータを求め、前記変化点検出部は、アミノ酸対の組合せが異なるときの重なりパラメータの変化に基づいて構造変化点を求める。
【００１５】
好ましくは、前記出現特性算出部は、解析対象のアミノ酸配列上に部分配列を設定したときの、前記部分配列を構成する各種アミノ酸対の前記アミノ酸配列上での出現の程度を表す出現パラメータを求め、前記変化点検出部は、前記部分配列を順次変更したときの前記出現パラメータの変化に基づいて構造変化点を求める。
【００１６】
本発明によれば、アミノ酸対の出現特性に基づいてアミノ酸配列の構造変化点が求められる。構造変化点はヘリックス等の構造部位の端部である。従来の主な解析技術は、アミノ酸配列中にあるヘリックス等の構造部分の種類を最初から特定しようとするものである。これに対して、本発明の発想は全く異なっており、すなわち、本発明は、最初から部位の種類を決めようとするのではなく、まずは構造変化点を求める。このとき、本発明は、構造変化点を求めるために、構造変化点がアミノ酸対の出現特性と関係あることを利用する。出現特性は例えば出現頻度である。従来は各アミノ酸の特性に着目するような解析技術は存在したが、アミノ酸対の出現特性を対象とした解析はなかった。そして、構造変化点が分かれば、構造部分の位置が決まり、その構造部分の種類が何かを推定することは比較的容易にできると考えられる。例えば構造変化点で特定される構造部分がヘリックスであるかは、相同性解析、隠れマルコフモデルを使った解析など既存の手法の併用により比較的容易に特定可能といえる。このようにして、本発明によれば、構造が未知のアミノ酸配列が与えられたときに構造を予測するための非常に有用な情報を提供できる。
【００１７】
なお、本発明は上記の装置の態様には限定されない。本発明の別の態様は例えば、アミノ酸配列の解析方法であり、また例えば、アミノ酸配列の解析をコンピュータに実行させるプログラムおよびそれを記録した媒体である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、アミノ酸配列解析装置の典型的なハードウエア構成例を示している。アミノ酸配列解析装置１０は、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１６、入力装置１８、出力装置２０、ハードディスク装置２２、媒体装着部２４および通信装置２６を備える。入力装置１８は、キーボード、ポインティングデバイス、スキャナ等であり、出力装置２０は、ディスプレイ、プリンタ等である。アミノ酸配列解析装置１０は、汎用のコンピュータで構成されてもよく、専用のコンピュータで構成されてもよい。本発明の解析処理を行うプログラムをコンピュータに組み込むことにより配列解析装置が実現される。また、アミノ酸配列解析装置は、図１の形態に限定されず、例えば分散配置が採用されてもよい。また、アミノ酸配列解析装置の機能がサーバにおかれ、クライアントからインターネットおよびＬＡＮ等のネットワークを介してアクセスされてもよい。
【００２０】
図２は、アミノ酸配列解析装置１０の主要な構成要素を示す機能ブロック図である。アミノ酸配列解析装置１０は、配列情報取得部３０、出現特性算出部３２、変化点検出部３４および変化点情報出力処理部３６を含む。
【００２１】
配列情報取得部３０は、解析対象のアミノ酸配列のデータを取得する。アミノ酸配列データは、適当な入力手段から入力されて、配列情報取得部３０に取得される。入力装置１８はもちろん、媒体装着部２４から取得されても、通信装置２６から取得されてもよい。また、ハードディスク２２に既に格納されている配列データが取得されてもよい。
【００２２】
出現特性算出部３２は、取得された解析対象のアミノ酸配列のデータに基づき、解析対象のアミノ酸配列上でのアミノ酸対の出現特性を表す情報を求める。変化点検出部３４は、出現特性算出部３２により求められたアミノ酸対の出現特性に基づいてアミノ酸配列の構造変化点を求める処理を行う。出現特性算出部３２が出現特性を求める処理と、変化点検出部３４が変化点を判断する処理とが繰り返され、これにより適当な変化点が求められてもよい。
【００２３】
変化点情報出力処理部３６は、変化点検出部３４により求められた構造変化点の情報を出力するための処理を行う。構造変化点の情報は、もちろん、出力装置２０から出力されてよい。また変化点情報をハードディスク２２または媒体装着部２４の記録媒体に書き込む処理も、変化点情報の出力処理に相当する。さらに、通信装置２６からの送出も変化点情報の出力に相当する。なお、変化点情報は、適当な加工を施されてから出力されてよい。
【００２４】
以下、上述した出現特性算出部３２および変化点検出部３４により構造変化点を求める処理を詳細に説明する。
【００２５】
図３は、構造が既知のタンパク質のアミノ酸配列の例を示している。各行の１列目はアミノ酸配列であり、２列目は構造を記号で表している。Ｈ、Ｔ、Ｇはヘリックスであり、Ｅ、Ｓ、Ｂはシートである。
【００２６】
タンパク質の構造というのは、立体構造（３次元）、二次構造（特徴的な配列）、一次配列（塩基配列またはアミノ酸配列）というように階層的に表現される。このうち、二次構造に着目すると、図３に示したように、二次構造はヘリックス、シートなどの特徴的な繰返しパターンを持った部分と、それ以外の部分に分けられる。構造が未知のタンパク質が与えられたときに二次構造が分かれば、立体構造予測に発展させることが可能であり、また、タンパク質の機能部位の予測にも利用可能できる。
【００２７】
本実施の形態は、二次構造予測のための有用な情報を得る技術を提供するものであり、後述するように、アミノ酸対の出現特性に基づいて構造変化点を求める。構造変化点は有力な候補というかたちで求められるので（候補を求める処理は、本実施の形態では構造変化点を求める処理に概念的に含まれる、以下同じ）、適当な選別が施されればよく、また、得られた構造変化点から分かる構造部位が何に相当するかはさらなる処理で求められればよい。
【００２８】
ここで、従来の一般的な技術、例えば隠れマルコフモデルを使った解析は、ヘリックス等をアミノ酸配列上で発見するものである。これに対して、本実施の形態は、まずアミノ酸配列上での構造変化点を見つける、その次に構造の種類を求めればよい、という着想の下でなされており、この点が従来と異なる。
【００２９】
そして、本実施の形態は、特に、アミノ酸対の出現特性に基づいて構造変化点を求める。
【００３０】
図４を参照すると、本実施の形態では、隣接するアミノ酸の対を１種アミノ酸対と呼び、１のアミノ酸を挟んで隣接するアミノ酸の対を２種アミノ酸対と呼ぶ。アミノ酸対は、この１種アミノ酸対および２種アミノ酸対を含む。
【００３１】
従来一般には、アミノ酸個々の特性に着目した処理が行われている。これに対して、本実施の形態の処理は、まずはアミノ酸個々の特性を無視して、アミノ酸対の出現特性を求める。このようなアミノ酸対の出現特性に着目した解析手法は従来見られなかったものであるが、アミノ酸対の出現特性は構造変化点と相関をもっており、構造変化点の予測に利用できる。本発明はこの点に着目したものである。
【００３２】
図５を参照すると、本実施の形態では、アミノ酸対の出現特性として、出現頻度の情報を求める。以下のようにして、コンピュータにて効率よくアミノ酸配列上の各種のアミノ酸対の出現頻度が求められる。
【００３３】
図５に示されるように、アミノ酸配列中に５つのアミノ酸Ａ（−１）Ａ（０）Ａ（１）Ａ（２）Ａ（３）があったとする。アミノ酸配列はこの前後に続いている。このとき、本実施の形態では、アミノ酸Ａ（１）に関して次の３つの頻度が求められる。
【００３４】
すなわち、第１頻度は、アミノ酸対Ａ（１）Ａ（２）が、解析対象のアミノ酸配列全体の中で出現する回数である。第２頻度は、アミノ酸対Ａ（１）Ａ（３）が出現する回数である。さらに、第３頻度は、アミノ酸対Ａ（−１）Ａ（１）が出現する回数である。第１〜第３頻度の数値は、図５では、アミノ酸対Ａ（１）の下に縦方向に並んで表記される。
【００３５】
なお、この処理では、１種アミノ酸対のみの出現回数が求められている。すなわち、第１頻度に関しては、上記のように、アミノ酸対Ａ（１）Ａ（２）のみが検索される。第２に頻度に関しては、Ａ（２）を挟んだ２種アミノ酸対Ａ（１）−Ａ（３）が着目されている。しかし、アミノ酸配列から検索されるのは、１種アミノ酸対Ａ（１）Ａ（３）（別のアミノ酸を挟まない）である。第３頻度についても同様である。
【００３６】
図５は、さらに、ＳＫＬＫＬという具体例を用いて、第１頻度〜第３頻度を説明している。図示のように、第１頻度はＬＫの出現回数であり、第２頻度はＬＬの出現回数であり、第３頻度はＳＬの出現回数である。
【００３７】
図６は、サンプルアミノ酸配列の全体に対して頻度を求めた結果を示している。すなわち、図５の処理を配列全体に対して行った結果である。各アミノ酸に関して、第１〜第３の頻度が縦方向に配列されている。
【００３８】
図６の出現頻度を用いて、構造変化点の有力候補が求められる。（ｉ）出現頻度が少ないアミノ酸対ほど、切断されやすい傾向がある（構造変化点になる傾向がある）。（ｉｉ）特定の頻度の並びでは切断される箇所が同じになる傾向がある。横方向の並びと縦方向の並びの双方に着目することも好適である。このような傾向を利用して構造変化点が求められる。この処理が、上記傾向に対応する判断条件をプログラム上に設定することで、コンピュータにより図６の出現頻度情報を使って行われる。
【００３９】
上述した特定の頻度の並びについては、例えば、配列が切断される条件（構造変化点の候補の条件）が以下のように設定される。（ｉ）横方向の並びで「１」が２個以上並ぶこと、（ｉｉ）横方向の並びで「２」以上のものが隣にあること、（ｉｉｉ）第２頻度または第３頻度のいずれかが０であること、である。
【００４０】
具体例としては、図６の４３個目〜４７個目（一番上の行の後ろから５つ目辺り）の部分配列が挙げられる。この部分配列の頻度特性は以下の通りである。
【００４１】
ＹＹＡＫＱ
ＨＨＨＨＴ
１１１１３（第１頻度）
１２１０１（第２頻度）
１１１２１（第３頻度）
ここで、Ｑ−Ｋ（ＹＡＫＱ−Ｋ）では、横方向に「１」が２個以上ならび、「３」（すなわち２以上の数字）が隣にある。縦の並び（１、０、２）を見ると、第２頻度が「０」である。したがって、この部分は上記３つの条件を満たし、構造変化点の候補になる。
【００４２】
以上のようにして、本実施の形態によれば、アミノ酸対の出現特性を用いることでアミノ酸配列の構造変化点の情報を提供できる。上記の例では説明を分かりやすくするために構造が既知のアミノ酸配列が用いられているが、構造が未知のアミノ酸配列が与えられたときも同様の処理によって構造変化点が求められる（他の実施の形態も同様）。
【００４３】
次に、本発明の別の実施の形態として、出現特性から構造変化点を求めるもう一つの処理を説明する。
【００４４】
本実施の形態のアミノ酸解析装置の構成は、上述の実施の形態（図１、図２）と同様でよい。図２の出現特性算出部３２によりアミノ酸対の出現特性が求められ、変化点検出部３４により構造変化点が求められる。
【００４５】
ただし、上述の実施の形態では、出現特性が出現頻度であり、出現頻度から構造変化点が求められた。本実施の形態では、以下に説明するように、出現特性算出部３２は、２つの異なるアミノ酸対の組がアミノ酸配列上で重なっている箇所の量を表す重なりパラメータを求める。そして、変化点検出部３４は、アミノ酸対の組合せが異なるときの複数の重なりパラメータに基づいて構造変化点を求める。
【００４６】
図７を参照すると、まず、アミノ酸配列上にある１つのアミノ酸対Ｘ１Ｘ２を選定する。そして、アミノ酸対Ｘ１Ｘ２に対応する１種アミノ酸対および２種アミノ酸対をアミノ酸配列から検索する。すなわち、Ｚ１Ｚ２＝Ｘ１Ｘ２である１種アミノ酸対が検索される。また、Ｚ１Ｚ２Ｚ３（ただし、Ｚ１Ｚ３＝Ｘ１Ｘ２である）が検索される。そして、これらを足し合わせた配列が求められる。
【００４７】
図８は、図７の処理の例を示している。各段の１列目はアミノ酸配列である。ここでは、配列中のアミノ酸対ＬＳに着目している。２列目（ｒｅｓ１）は１種アミノ酸対ＬＳを、３列目（ｒｅｓ２）は２種アミノ酸対ＬｘＳ（ｘは任意のアミノ酸）を示している。そして、４列目（ｒｅｓ３）では、上記２つの検索結果が合成されている。すなわち、４列目は１種アミノ酸対および２種アミノ酸対の位置を示している。
【００４８】
図９を参照すると、本実施の形態では、もう一つ別のアミノ酸対に関しても同様の処理が行われる。こうして検索される２つの異なるアミノ酸対が配列上で重なっている箇所が求められ、そして、重なっている箇所の総数が求められる。
【００４９】
例えば、アミノ酸対ＡＢ、ＢＣを想定し、配列ＡＢＣＤＥにおける重なりパラメータを求める。この場合、配列からはＡＢとＢＣが検索される。そして、アミノ酸対ＡＢ、ＢＣは、ＡＢＣの範囲で重なるので、重なり数は「３」とカウントされる。
【００５０】
また、アミノ酸対ＡＢ、ＢＤを想定する。同じ配列ＡＢＣＤＥからＡＢとＢＣＤが検索されることになる。後者は２種アミノ酸配列に対応する。そこで、重なりの範囲がＡＢＣＤなので、重なり数は「４」とカウントされる。ここに示されるように、検索された２種アミノ酸対に関しては、挟まれているアミノ酸も重なり数のカウントの対象になる。
【００５１】
また、アミノ酸対ＡＣ、ＢＤを想定すると、同じ配列ＡＢＣＤＥからＡＢＣとＢＣＤが検索されることになる。両方とも２種アミノ酸対に対応する。この場合、ＡＢＣＤの範囲で重なりが見られるので、重なり数は「４」とカウントされる。
【００５２】
なお、アミノ酸対ＡＢ、ＣＤを想定した場合は、ＡＢとＣＤが検索されるが、検索結果に重なりがないので、重なり数は「０」である。
【００５３】
上記の処理が、解析対象のアミノ酸配列の全体に関して行われ、重なりの総数が求められる。この数を本実施の形態では、重なり箇所の量を表す情報として、「重なりパラメータ」と呼ぶ。重なりパラメータは、２つのアミノ酸対の相関を表す。そして、本実施の形態では、重なりパラメータを、アミノ酸対の出現特性の情報として用いる。
【００５４】
次に、重なりパラメータを使って構造変化点を求める処理を説明する。本実施の形態では、アミノ酸対の組を順次異ならせたときの重なりパラメータの変化が求められる。
【００５５】
アミノ酸対の組を（ｘｘ，ｙｙ）と表現し、その重なりパラメータをＰ（ｘｘ，ｙｙ）と表現する。例えば、ＲＹＩＥＨＹＬＥＥＦＬＴＳＡという配列に着目して、Ｐ（ＲＹ，ＹＩ）、Ｐ（ＲＹ，ＩＥ）、Ｐ（ＲＹ，ＥＨ）、、、Ｐ（ＹＩ，ＩＥ）、、、、を順次求める。これにより、アミノ酸対の組みを異ならせたときの重なりパラメータの変化が求められる。そして、重なりパラメータにある特徴が見られるときに、そのときのアミノ酸対が位置する場所が構造変化点の有力候補に設定される。
【００５６】
構造変化点検出の判断基準になる重なりパラメータの特徴としては、次の３つが挙げられる。
【００５７】
（ｉ）数値に変化が見られない（そのときの組およびアミノ酸の位置）。通常は、アミノ酸対の組を変えていくと重なりパラメータが変わるが、そのような変化がない特異的な状況には構造変化点が関係していることが多いと考えられる。
【００５８】
（ｉｉ）連続した数値が著しく増加する位置。著しい変化が見られるときには、構造変化点がパラメータに影響していると考えられる。適当なしきい値を設定し、変化量がしきい値以上か否かを判定すればよい。
【００５９】
（ｉｉｉ）数値が最小の値をとる場合。（複数種類のアミノ酸対の組の重なりパラメータを求めたときに、）あるアミノ酸対の組に関して、重なりパラメータが最小であれば、そのような特異的な場所に構造変化点がある可能性が高いと考えられる。
【００６０】
これらのいずれかの条件に該当すれとき、構造変化点の候補が求められる。既に説明したが、上記の条件（ｉ）〜（ｉｉｉ）からも明らかなように、本実施の形態では、個々のアミノ酸の特性は無視して、アミノ酸対がどのように存在するかという出現特性を判断基準としている。そして、出現特性を用いることで構造変化点を求められる。
【００６１】
なお、上述の処理に関して、特定のアミノ酸対を固定することも好適である。例えば、前出のＲＹＩＥＨＹＬＥＥＦＬＴＳＡという部分配列に着目して、アミノ酸配列ＳＡ（後端）が固定点とされる。そして、ＲＹ、ＹＩ、ＩＥ、、、に関して順次ＳＡとの重なりパラメータが求められる（Ｐ（ＲＹ，ＳＡ）、Ｐ（ＹＩ，ＳＡ）、Ｐ（ＩＥ，ＳＡ）、、、）。そして、上述にて例示した判断基準またはそれに類するものを用いて、パラメータ変化の特徴から構造変化点が求められる。
【００６２】
次に、本発明の更に別の実施の形態として、出現特性から構造変化点を求めるもう一つの処理を説明する。
【００６３】
本実施の形態でも、アミノ酸解析装置の構成は、上述の実施の形態（図１、図２）と同様でよい。図２の出現特性算出部３２によりアミノ酸対の出現特性が求められ、変化点検出部３４により構造変化点が求められる。
【００６４】
ただし、上述の実施の形態では、出現特性が重なりパラメータで表されるのに対して、本実施の形態では、以下に説明するように、出現特性算出部３２が、解析対象のアミノ酸配列上に部分配列を設定したときの、部分配列を構成する各種アミノ酸対のアミノ酸配列上での出現の程度を表す出現パラメータを求める。そして、変化点検出部３４は、部分配列を順次変更したときの出現パラメータの変化に基づいて構造変化点を求める。
【００６５】
図１０を参照する。図１０において、１列目は解析対象のアミノ酸配列であり、２〜４列目は以下に説明する出現位置分布を示している。
【００６６】
２列目は、アミノ酸配列の最初にある４個のアミノ酸で構成される部分配列ＥＳＫＬに着目している。この部分配列には、（ＥＳ）、（ＳＫ）、（ＫＬ）の３つの１種アミノ酸配列が含まれる。これら３つの１種アミノ酸対に対応する１種アミノ酸対および２種アミノ酸対がすべて探索される。すなわち、ＥＳ、ＳＫ、ＫＬ、ＥｘＳ、ＳｘＫ、ＫｘＬが求められる（ｘは任意のアミノ酸）が求められる。
【００６７】
こうして検索されたアミノ酸対が図１０の２列目に示されている。そして、検索されたアミノ酸対の出現の程度（頻度）を表すパラメータとして、検索されたアミノ酸対に係るアミノ酸の数が求められる。２種アミノ酸対にて真中に挟まれるアミノ酸（例えば、ＥｘＳのうちのｘ）もカウントされる。重なる部分の２重カウントは行われない。この処理で得られる数を、本実施の形態では出現パラメータＦ（Ｓ）と呼ぶ。Ｓは、出現パラメータを求めるために着目した部分配列であり、この例では部分配列ＥＳＫＬである。
【００６８】
３列目は、部分配列をＥＳＫＬＫに延長して（アミノ酸１個分の延長）、同様の処理を行った結果である。また、４列目では、さらに部分配列をＥＳＫＬＫＬに延長して、同様の処理を行った結果である。すなわち、３列目ではＳ＝ＥＳＫＬＫであり、４列目ではＳ＝ＥＳＫＬＫＬである。３列目および４列目に関しても、出現パラメータＦ（Ｓ）が同様に求められる。
【００６９】
上述にて例を用いて説明したようにして、本実施の形態では、部分配列Ｓの長さを順次変更して、その部分配列を構成する複数のアミノ酸対の全配列中での出現パラメータＦ（Ｓ）を求める。この出現パラメータが、出現特性を表す情報として、構造変化点の予測に役立てられる。部分配列Ｓを連続的に変化させたときにＦ（Ｓ）が特異的に変わる点が、構造変化点の有力候補として求められる。
【００７０】
本実施の形態の場合、部分配列Ｓを順次延長するので、それに伴い検索対象のアミノ酸対が増えて、Ｆ（Ｓ）も増加する。ところが、部分配列Ｓを延長してもＦ（Ｓ）が増加しないことがある。このようにＳを変えてもＦ（Ｓ）の数値が同じとき、本実施の形態では、Ｆ（Ｓ）の特異的に変わったと見る。そして、延長前後のアミノ酸対を構造変化点の候補に選ぶ。こうして構造変化点が求められる。
【００７１】
図１０の例では、（０，４）の組（すなわちＳ＝ＥＳＫＬＫ）と（０，５）の組（Ｓ＝ＥＳＫＬＫＬ）でＦ（Ｓ）が同じであり、ＬＫのところに構造変化点があると判断される。そして、この場合、（０，４）が機能単位であると推測される。
【００７２】
構造変化点は他の基準で選ばれてもよい。例えば、部分配列Ｓを延長したときに所定値以上のＦ（Ｓ）の変化が見られるとき、その延長部位が構造変化点とされる。この場合もＦ（Ｓ）が特異的に変化しているといえる。
【００７３】
上記の例では、部分配列が順次延長された。しかし、部分配列は順次短縮されてもよい。例えば、部分配列Ｓ＝ＲＹＩＥＨＹＬＥＥＥＬＴＳＡを考える。Ｓ＝Ｓ＝ＹＩＥＨＹＬＥＥＥＬＴＳＡ、Ｓ＝ＩＥＨＹＬＥＥＥＬＴＳＡ、というように部分配列Ｓが順次短縮される。各部分配列Ｓに関してＦ（Ｓ）が求められる。Ｆ（Ｓ）の値は、２３，２０，２１，１７，１５・・・のように変わる。そして、Ｆ（Ｓ）の変化の特異性から構造変化点が求められる。例えば、部分配列Ｓを短縮してもＦ（Ｓ）が同じとき、短縮した部分で構造変化点が特定される。
【００７４】
以上に説明したように、本実施の形態では、出現特性として、部分配列を構成するアミノ酸対の出現の程度を表す出現パラメータが用いられる。本実施の形態によっても、出現特性を用いて構造変化点の有力な候補を求めることができる。
【００７５】
上述の３つの実施の形態で得られる構造変化点の情報は、例えば以下のようにして、構造予測に役立てられる。図１１は、これまで述べた方法で得られた構造変化点であり（＋マーク）、図１２は、構造変化点を与えたときに一部で使われた固定点である（＊マーク）。これらの両方が以下の処理で構造変化点の候補として用いられる。構造変化点の候補を選別して、残った構造変化点でおおよその構造単位が得られる。選別処理では、各点が構造変化点である可能性が考慮され、例えば、図１１と図１２の両方でマークが付されているアミノ酸が構造変化点の候補から外される。
【００７６】
上記により得られた構造単位は、不変部位と可変部位の２種類に分類される。本実施の形態において、不変部位は、シート・ヘリックスなどの部位に対応し、可変部位は、Ｓ、Ｂなどの比較的少ないアミノ酸数で一構造単位を構成している部位に対応するものとする。分類結果より、可変部位の候補はすべて採用し、不変部位からは候補をとらない。可変部位について解析を行い、その部位の構造を求める。これをタンパク質全体について行ってタンパク質の構造を予測し、二次構造からの立体構造の予測も行う。また、上述の選別で得られた構造単位を使い、複数遺伝子の比較などにより機能を推定することもできると考えられる。
【００７７】
ここでは、本実施の形態の処理で構造変化点を求めた後に適当と考えられる構造予測処理の一例の全体像を述べたが、これに限定されず、任意の処理が行われてよい。本実施の形態により構造変化点の候補が与えられれば、従来のように場所が分からないまま各種の構造部位を探すのと比べて、構造予測が大幅に容易になると考えられる。
【００７８】
なお、上述した本発明の実施の形態は、本発明の範囲内で当業者が変形可能なことはもちろんである。
【００７９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、解析対象のアミノ酸配列上でのアミノ酸対の出現特性に基づきアミノ酸配列の構造変化点を求めることで、アミノ酸配列解析のための有用な情報を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のアミノ酸配列解析装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態のアミノ酸配列解析装置の構成を示す図である。
【図３】アミノ酸配列の例を示す図である。
【図４】１種アミノ酸対および２種アミノ酸対を示す図である。
【図５】実施の形態で求める出現頻度を説明する図である。
【図６】出現頻度の計算結果の例を示す図である。
【図７】重なりパラメータを求める処理を説明する図である。
【図８】重なりパラメータを求める処理を説明する図である。
【図９】重なりパラメータを求める処理を説明する図である。
【図１０】出現パラメータを求める処理を説明する図である。
【図１１】本実施の形態の処理で得られる構造変化点を示す図である。
【図１２】構造変化点を得るために使う固定点を示す図である。
【符号の説明】
１０  アミノ酸配列解析装置
３０  配列情報取得部
３２  出現特性算出部
３４  変化点検出部
３６  変化点情報出力処理部
【図１】
2004178526.tif 000003
【図２】
2004178526.tif 000004
【図３】
2004178526.tif 000005
【図４】
2004178526.tif 000006
【図５】
2004178526.tif 000007
【図６】
2004178526.tif 000008
【図７】
2004178526.tif 000009
【図８】
2004178526.tif 000010
【図９】
2004178526.tif 000011
【図１０】
2004178526.tif 000012
【図１１】
2004178526.tif 000013
【図１２】
2004178526.tif 000014