(57)【要約】【課題】糖転移酵素タンパク質などの１回膜貫通領域含有タンパク質を精度よく判別可能にする。【解決手段】判別基準情報記憶部２０は、ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域に対する位置特異的アミノ酸出現頻度解析に基づく判別基準スコア情報を記憶する。判別基準スコア情報は典型的には位置特異的スコアマトリクスである。候補配列取得部２２が、判別されるべき候補タンパク質のアミノ酸配列情報を取得する。スコア算出部２８が、判別基準スコア情報を参照し、候補タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域の判別スコアを算出する。好ましくは、判別基準スコア情報は、疎水性最高位置を基準位置にしたときの基準位置周辺領域の各位置のアミノ酸出現頻度を求める頻度解析に基づき作られている。【選択図】　図２２
2004125623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するために用いられるタンパク質情報処理装置であって、
ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域に対する位置特異的アミノ酸出現頻度解析に基づく判別基準スコア情報を記憶する判別基準情報記憶部と、
判別されるべき候補タンパク質のアミノ酸配列情報を取得する候補配列取得部と、
前記判別基準情報記憶部に記憶された判別基準スコア情報を参照し、前記候補タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域の判別スコアを算出するスコア算出部と、
を含むことを特徴とするタンパク質情報処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のタンパク質情報処理装置において、
前記判別基準情報記憶部に記憶される前記判別基準スコア情報は、ターゲットおよびコントロールの各々に関して既知の複数の１回膜貫通領域含有タンパク質を参照して、疎水性最高位置を基準位置にしたときの基準位置周辺領域の各位置のアミノ酸出現頻度を求める頻度解析に基づき作られていることを特徴とするタンパク質情報処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載のタンパク質情報処理装置において、
前記判別基準情報記憶部に記憶される前記判別基準スコア情報は、前記基準位置の周辺領域の各位置におけるアミノ酸の種類に応じたスコアを示す情報であり、
前記スコア算出部は、前記判別基準スコア情報から得られる候補タンパク質の各位置のスコアから高疎水性領域の判別スコアを求めることを特徴とするタンパク質情報処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のタンパク質情報処理装置において、
前記ターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質は、ゴルジ装置膜上に局在するタンパク質であり、前記コントロールの１回膜貫通領域含有タンパク質は、細胞膜上に局在するタンパク質であることを特徴とするタンパク質情報処理装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のタンパク質情報処理装置において、
前記ターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質は、ゴルジ装置膜上に局在するタンパク質であり、前記コントロールの１回膜貫通領域含有タンパク質は、シグナルペプチドを含むタンパク質であることを特徴とするタンパク質情報処理装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載のタンパク質情報処理装置において、
前記判別基準情報記憶部は、ターゲットタンパク質を複数種類のコントロールタンパク質から判別するために、複数種類のコントロールタンパク質にそれぞれ対応する複数種類の判別基準スコア情報を記憶しており、
さらに、前記複数種類の判別基準スコア情報から得られる複数の判別スコアの組合せから、前記候補タンパク質がターゲットタンパク質の候補であるか否かを判別する組合せ判別手段が設けられていることを特徴とするタンパク質情報処理装置。
【請求項７】
第１種類および第２種類の既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域に対する位置特異的アミノ酸出現頻度解析に基づく判別基準スコア情報を記憶する判別基準情報記憶部と、
判別されるべき候補タンパク質のアミノ酸配列情報を取得する候補配列取得部と、
前記判別基準情報記憶部に記憶された判別基準スコア情報を参照し、前記候補タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域の判別スコアを算出するスコア算出部と、
を含むことを特徴とするタンパク質情報処理装置。
【請求項８】
候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するために用いられるタンパク質情報処理方法であって、
ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域に対する位置特異的アミノ酸出現頻度解析に基づいて、判別されるべき候補タンパク質のＮ末端付近の高疎水性領域がターゲットタンパク質のＮ末端付近の高疎水性領域に該当するか否かを示す情報を得ることを特徴とするタンパク質情報処理方法。
【請求項９】
候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するために用いられるタンパク質情報処理方法であって、
判別されるべき候補タンパク質のアミノ酸配列情報を取得し、
ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域に対する位置特異的アミノ酸出現頻度解析に基づく判別基準スコア情報を参照し、
前記判別基準スコア情報を用いて、前記候補タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域の判別スコアを算出する、
ことを特徴とするタンパク質情報処理方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のタンパク質情報処理方法において、
前記判別基準スコア情報は、ターゲットおよびコントロールの各々に関して既知の複数の１回膜貫通領域含有タンパク質を参照して、疎水性最高位置を基準位置にしたときの基準位置周辺領域の各位置のアミノ酸出現頻度を求める頻度解析に基づき作られていることを特徴とするタンパク質情報処理方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のタンパク質情報処理方法において、
ターゲットタンパク質を複数種類のコントロールタンパク質から判別するために用意された複数種類のコントロールタンパク質にそれぞれ対応する複数種類の判別基準スコア情報を参照し、前記複数種類の判別基準スコア情報から得られる複数の判別スコアの組合せから、前記候補タンパク質がターゲットタンパク質の候補であるか否かを判別する組合せ判別を行うことを特徴とするタンパク質情報処理方法。
【請求項１２】
候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するためのタンパク質情報処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域に対する位置特異的アミノ酸出現頻度解析に基づいて、判別されるべき候補タンパク質のＮ末端付近の高疎水性領域がターゲットタンパク質のＮ末端付近の高疎水性領域に該当するか否かを示す情報を得る処理を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１３】
候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するためのタンパク質情報処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
判別されるべき候補タンパク質のアミノ酸配列情報を取得し、
ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域に対する位置特異的アミノ酸出現頻度解析に基づく判別基準スコア情報を参照し、
前記判別基準スコア情報を用いて、前記候補タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域の判別スコアを算出する、
処理を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１４】
請求項１３に記載のプログラムにおいて、
前記判別基準スコア情報は、ターゲットおよびコントロールの各々に関して既知の複数の１回膜貫通領域含有タンパク質を参照して、疎水性最高位置を基準位置にしたときの基準位置周辺領域の各位置のアミノ酸出現頻度を求める頻度解析に基づき作られていることを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載のプログラムにおいて、
ターゲットタンパク質を複数種類のコントロールタンパク質から判別するために用意された複数種類のコントロールタンパク質にそれぞれ対応する複数種類の判別基準スコア情報を参照し、前記複数種類の判別基準スコア情報から得られる複数の判別スコアの組合せから、前記候補タンパク質がターゲットタンパク質の候補であるか否かを判別する組合せ判別を行うことを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれか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。
【請求項１７】
候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するために用いられる判別基準スコア情報を作成する判別基準スコア情報作成方法であって、
ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域を求め、
ターゲットタンパク質およびコントロールタンパク質の各々について、前記高疎水性領域の位置特異的アミノ酸出現頻度を解析し、
両タンパク質の位置特異的アミノ酸出現頻度の比を表すスコアを求める、
ことを特徴とする判別基準スコア情報作成方法。
【請求項１８】
候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するために用いられる判別基準スコア情報を記録したコンピュータ読取可能な記録媒体であって、
ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域を求め、
ターゲットタンパク質およびコントロールタンパク質の各々について、前記高疎水性領域の位置特異的アミノ酸出現頻度を解析し、
両タンパク質の位置特異的アミノ酸出現頻度の比を表すスコアを求める、
ことによって得られた位置ごと、アミノ酸ごとのスコアを格納したことを特徴とする記録媒体。
【請求項１９】
請求項１８に記載の記録媒体において、
前記ターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質は、ゴルジ装置膜上に局在するタンパク質であり、前記コントロールの１回膜貫通領域含有タンパク質は、細胞膜上に局在するタンパク質であることを特徴とする記録媒体。
【請求項２０】
請求項１８に記載の記録媒体において、
前記ターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質は、ゴルジ装置膜上に局在するタンパク質であり、前記コントロールの１回膜貫通領域含有タンパク質は、シグナルペプチドを含むタンパク質であることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１回膜貫通領域含有タンパク質を判別するために用いられるタンパク質情報処理装置に関し、特に、判別精度の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体内の多くのタンパク質の機能は、糖鎖および脂質による修飾によって支配されており、これらの修飾に関わるタンパク質（他のタンパク質の修飾を生じさせるタンパク質）の同定および分類に関する研究が精力的に行われている。特に、糖転移酵素タンパク質は、糖鎖修飾に関わる最も重要なタンパク質の一つとして医学的観点での注目を集めている。そして、コンピュータを用いて膨大なヒトゲノム情報の中から修飾に携わるタンパク質を新たに見つけるバイオインフォマティクス技術の開発が急務となっている。
【０００３】
従来一般には、コンピュータにより新たな糖転移酵素タンパク質を見つけるために、モチーフ検索技術が適用されており、このモチーフ検索技術は、タンパク質のＣ末端側の配列に着目して行われている。
【０００４】
例えば、下記の非特許文献１は、相同性解析アルゴリズムＢＬＡＳＴによりＣ末端側の糖転移酵素モチーフを検索し、ヒト糖転移酵素と同定した最新例を開示している。また、非特許文献２は、　Ｐｆａｍモチーフデータベースを用いたＣ末端側の糖転移酵素モチーフ抽出例を開示している。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｇｏｔｏｈ　Ｍ，　Ｓａｔｏ　Ｔ，　Ａｋａｓｈｉｍａ　Ｔ，　Ｉｗａｓａｋｉ　Ｈ，　Ｋａｍｅｙａｍａ　Ａ，　Ｍｏｃｈｉｚｕｋｉ　Ｈ，　Ｙａｄａ　Ｔ，Ｉｎａｂａ　Ｎ，　Ｚｈａｎｇ　Ｙ，　Ｋｉｋｕｃｈｉ　Ｎ，　Ｋｗｏｎ　ＹＤ，　Ｔｏｇａｙａｃｈｉ　Ａ，　Ｋｕｄｏ　Ｔ，　Ｎｉｓｈｉｈａｒａ　Ｓ，Ｗａｔａｎａｂｅ　Ｈ，　Ｋｉｍａｔａ　Ｋ，　Ｎａｒｉｍａｔｓｕ　Ｈ．：　”Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ｃｈｏｎｄｒｏｉｔｉｎｗｉｔｈ　ａ　ｎｏｖｅｌ　ｃｈｏｎｄｒｏｉｔｉｎ　ｓｕｌｆａｔｅ　Ｎ−ａｃｅｔｙｌｇａｌａｃｔｏｓａｍｉｎｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ　ｗｈｉｃｈ　ｔａｎｓｆｅｒｓ　Ｎ−ａｃｅｔｙｌｇａｌａｃｔｏｓａｍｉｎｅ　ｔｏ　ｇｌｕｃｕｒｏｎｉｃ　ａｃｉｄ　ｉｎ　ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ　ａｎｄｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｈｏｎｄｒｏｉｔｉｎ　ｓｕｌｆａｔｅ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．”，　Ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｐａｐｅｒｓ　ｉｎ　Ｐｒｅｓｓ，　ｂｙ　Ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄＭｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｉｏｌｏｇｙ，　Ｉｎｃ．　Ａｕｇｕｓｔ　２００２，　ａｓ　Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔ　Ｍ２０３６１９２００．
【非特許文献２】
Ｇａｒｉｎｏｔ−Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ　Ｃ，　Ｌｅｌｌｏｕｃｈ　ＡＣ，　Ｇｅｒｅｍｉａ　ＲＡ．：　”Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ　ｒｅｓｉｄｕｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｓｉｎｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ　ｍｅｌｉｌｏｔｉ　ｇｌｕｃｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ　ＥｘｏＭ．”，　Ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，　ｂｙ　Ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｉｏｌｏｇｙ，　Ｉｎｃ．，　Ｏｃｔｏｂｅｒ　２０００，　Ｖｏｌ．　２７５，　ｐｐ．３１４０７−３１４１３．
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ｃ端末のモチーフ検索は、精度が低く、糖転移酵素タンパク質の候補をある程度絞り込むことしかできない。そこで、より高い精度で、あるタンパク質が糖転移酵素タンパク質であるか否かを判定および予測可能にすることが求められる。
【０００７】
ここで、Ｏ−グリカン型糖転移酵素タンパク質について見ると、この種のタンパク質のすべては、既に知られている範囲では、ゴルジ装置膜上に存在する１回膜貫通領域含有タンパク質である。これに対し、細胞膜上に局在するＩＩ型膜タンパク質も１回膜貫通領域含有タンパク質であり、両者のトポロジーは似ている。また、シグナルペプチド領域をもつタンパク質も、糖転移酵素タンパク質と似たトポロジーを有する。このように類似したトポロジーをもつタンパク質が存在するために、ゲノム情報に対して配列ホモロジーに基づくモチーフ検索を行う従来の手法では糖転移酵素タンパク質を精度良く求めることは容易でない。
【０００８】
本明細書において、１回膜貫通領域含有タンパク質は、典型的には、１回膜貫通型膜タンパク質であり、ＩＩ型膜タンパク質であり、また、１回膜貫通型膜タンパク質に類似するタンパク質を含む。上記の糖転移酵素タンパク質、細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質およびシグナルペプチド領域をもつタンパク質は、１回膜貫通領域含有タンパク質に含まれる。
【０００９】
また、上記ではゴルジ装置上の糖転移酵素タンパク質について説明したが、バイオインフォマティクスの観点では、ゴルジ装置上に存在する糖転移酵素タンパク質のみならず、細胞膜、小胞膜、核膜、ミトコンドリアなどに局在する他の任意の１回膜貫通領域含有タンパク質の高精度な判別も同様に望まれる。
【００１０】
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、ターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質を精度よく判別可能にする技術を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者は、１回膜貫通領域含有タンパク質の膜貫通領域の物理化学的性質に着目した。１回膜貫通領域含有タンパク質においては、Ｎ末端側の高疎水性領域が、膜貫通領域に対応する。既知のターゲットタンパク質および既知のコントロールタンパク質に対して、Ｎ末端の疎水性領域の位置特異的アミノ酸頻度解析を行うことで、ターゲットタンパク質およびコントロールタンパク質の疎水性領域を判別するための判別基準スコア情報が得られる。この判別基準スコア情報を使うと、既知のタンパク質のデータを用いるセルフコンシステンシーテストにおいては、ターゲットとコントロールが高精度に判別される。このことは、候補タンパク質も上記判別基準スコア情報により高精度で判別可能であることを意味している。本発明の装置は、上記の判別スコア基準情報を記憶しており、この判別スコア基準情報から候補タンパク質の判別スコアを求める。したがって、候補タンパク質の高精度な判別が可能になる。
【００１２】
本発明の一態様のタンパク質情報処理装置は、ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域に対する位置特異的アミノ酸出現頻度解析に基づく判別基準スコア情報を記憶する判別基準情報記憶部と、判別されるべき候補タンパク質のアミノ酸配列情報を取得する候補配列取得部と、前記判別基準情報記憶部に記憶された判別基準スコア情報を参照し、前記候補タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域の判別スコアを算出するスコア算出部と、を含む。この態様によれば、上述したように高疎水性領域のアミノ酸出現頻度解析から求めた判別基準スコア情報を使うことで、高精度な判別が可能となる。
【００１３】
好ましくは、前記判別基準情報記憶部に記憶される前記判別基準スコア情報は、ターゲットおよびコントロールの各々に関して既知の複数の１回膜貫通領域含有タンパク質のアミノ酸配列を参照して、疎水性最高位置を基準位置にしたときの基準位置周辺領域の各位置のアミノ酸出現頻度を求める頻度解析に基づき作られている。疎水性最高位置を基準位置として用いることで、より高い精度でターゲットタンパク質を判別可能になる。
【００１４】
好ましくは、前記判別基準情報記憶部に記憶される前記判別基準スコア情報は、前記基準位置の周辺領域の各位置におけるアミノ酸の種類に応じたスコアを示す情報であり、前記スコア算出部は、前記判別基準スコア情報から得られる候補タンパク質の各位置のスコアから高疎水性領域の判別スコアを求める。本発明では、判別基準スコア情報の基準位置が疎水性最高位置に設定されるのに伴い、判別精度の向上のために、処理される候補タンパク質の基準位置も疎水性最高位置に合わされる。
【００１５】
好ましくは、前記ターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質は、ゴルジ装置膜上に局在するタンパク質であり、前記コントロールの１回膜貫通領域含有タンパク質は、細胞膜上に局在するタンパク質である。
【００１６】
また好ましくは、前記ターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質は、ゴルジ装置膜上に局在するタンパク質であり、前記コントロールの１回膜貫通領域含有タンパク質は、シグナルペプチドを含むタンパク質である。
【００１７】
好ましくは、前記判別基準情報記憶部は、ターゲットタンパク質を複数種類のコントロールタンパク質から判別するために、複数種類のコントロールタンパク質にそれぞれ対応する複数種類の判別基準スコア情報を記憶しており、さらに、前記複数種類の判別基準スコア情報から得られる複数の判別スコアの組合せから、前記候補タンパク質がターゲットタンパク質の候補であるか否かを判別する組合せ判別手段が設けられている。例えば、ターゲットタンパク質がゴルジ装置膜上に局在するタンパク質であり、複数種類のコントロールタンパク質が、細胞膜上に局在するタンパク質およびシグナルペプチドを含むタンパク質である。この例では、上述の複数種類の判別基準スコア情報を用いた組合せ判定により、ゴルジ装置膜上のタンパク質が上記２つのコントロールタンパク質から判別される。このように、本発明によれば、複数のコントロールタンパク質からのターゲットタンパク質の判別が可能になる。
【００１８】
本発明の別態様のタンパク質情報処理装置は、第１種類および第２種類の既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域に対する位置特異的アミノ酸出現頻度解析に基づく判別基準スコア情報を記憶する判別基準情報記憶部と、判別されるべき候補タンパク質のアミノ酸配列情報を取得する候補配列取得部と、前記判別基準情報記憶部に記憶された判別基準スコア情報を参照し、前記候補タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域の判別スコアを算出するスコア算出部と、を含む。例えば、第１種類がターゲットに対応し、第２種類がコントロールに対応する。ターゲットおよびコントロールに拘らず、複数種類の１回膜貫通領域含有タンパク質が判別されてもよい。
【００１９】
本発明の別態様は、候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するために用いられる判別基準スコア情報を生成する判別基準スコア情報作成方法である。本方法は、ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域を求め、ターゲットタンパク質およびコントロールタンパク質の各々について、前記高疎水性領域の位置特異的アミノ酸出現頻度を解析し、両タンパク質の位置特異的アミノ酸出現頻度の比を表すスコアを求める。これにより、候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するための有利な判別基準スコア情報が得られる。
【００２０】
また本発明の別態様は、候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するために用いられる判別基準スコア情報を記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。この記録媒体は、ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域を求め、ターゲットタンパク質およびコントロールタンパク質の各々について、前記高疎水性領域の位置特異的アミノ酸出現頻度を解析し、両タンパク質の位置特異的アミノ酸出現頻度の比を表すスコアを求めることによって得られた位置ごと、アミノ酸ごとのスコアを格納している。これにより、候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するための有利な判別基準スコア情報が得られる。
【００２１】
本発明は上記の態様に限定されない。本発明の別の態様は、例えば、バイオインフォマティクスによるタンパク質情報処理方法であり、そのような方法を実現するコンピュータプログラムおよび記録媒体である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
まず、本実施の形態のタンパク質情報処理方法を説明し、それから、その方法を実現する好適な情報処理装置を説明する。
【００２４】
本発明の情報処理は、候補タンパク質がターゲットの１回膜貫通領域含有タンパク質であるか否かを判別するために用いられる。この情報処理は、予め用意された判別基準スコア情報を用いて、候補タンパク質のスコアを求める。
【００２５】
既に述べたように、本明細書において、１回膜貫通領域含有タンパク質（１回膜貫通領域を有するタンパク質）は、典型的には、１回膜貫通型膜タンパク質であり、ＩＩ型膜タンパク質であり、また、１回膜貫通型膜タンパク質に類似するタンパク質を含む。以下で説明される糖転移酵素タンパク質、細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質およびシグナルペプチド領域をもつタンパク質は、１回膜貫通領域含有タンパク質に含まれる。また、その他のＩＩ型膜タンパク質および類似する他のタンパク質も１回膜貫通領域含有タンパク質に含まれる。
【００２６】
本発明の特徴として、判別基準スコア情報は、ターゲットおよびコントロールの既知の１回膜貫通領域含有タンパク質の位置特異的アミノ酸出現頻度解析に基づき作られており、特に、Ｎ末端付近の高疎水性領域の頻度解析に基づき作られている。そして、候補タンパク質のＮ末端付近の高疎水性領域の判別スコアが、上記判別基準スコア情報を用いて算出される。
【００２７】
本実施の形態では、ターゲットタンパク質は、ゴルジ装置膜上の糖転移酵素タンパク質であり、コントロールタンパク質は、細胞膜上のＩＩ型膜タンパク質である。まず、予め用意されるべき判別基準スコア情報の作成方法を詳細に説明し、それから、判別基準スコアを使ったスコア算出による判別方法を説明する。
【００２８】
図１は、糖転移酵素タンパク質（ｇｌｙｃｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ）を示しており、このタンパク質は糖鎖修飾機能をもっている。糖転移酵素タンパク質は、ゴルジ装置膜に局在するＩＩ型膜タンパク質であり、１つの膜貫通領域を有する。膜貫通領域は、膜貫通へリックスである。図示のように、糖転移酵素タンパク質では、膜貫通領域のＣ末端側領域が長いのに対して、Ｎ末端側領域は非常に短い。すなわち、膜貫通領域がＮ末端付近に存在する。また、膜貫通領域はすべて第１エキソンに存在する。
【００２９】
上記の糖転移酵素タンパク質と同様のトポロジーは、細胞膜上のＩＩ型膜タンパク質にも見られる。すなわち、細胞膜上のＩＩ型膜タンパク質においても、１つの膜貫通領域がＮ末端付近に存在する。このように類似したトポロジーをもつタンパク質が存在するために、ゲノム情報に対して配列ホモロジーに基づくモチーフ検索を行う従来の手法では糖転移酵素タンパク質を精度良く求めることは容易でない。そこで、本実施の形態の新たな方法は、膜貫通領域の物理学的性質の比較から糖転移酵素タンパク質の特徴を抽出し、抽出結果を判別予測へ応用する。
【００３０】
本実施の形態は、既知の糖転移酵素タンパク質のデータセット（ターゲット）および既知の細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質のデータセット（コントロール）を用いる。ヒト既知のタンパク質のデータが用いられる。それらデータは、データベースから取得可能である。本実施の形態の具体例では、前者のエントリー数は１２６であり、後者のエントリー数は４８であった。
【００３１】
そして、図２に示されるように、上記のデータセットの各データから疎水性プロファイルが作成される。膜貫通領域では疎水性が大きい傾向がある。このことを利用して膜貫通領域の物理化学的性質に基づく処理を行うべく、疎水性プロファイルが求められる。図２は、データセットのうちの一部のタンパク質のプロファイルを示しているが、他のタンパク質のプロファイルも同様に求められることはもちろんである。
【００３２】
図２のプロファイルにおいて、横軸は、アミノ酸配列上のＮ末端付近の各アミノ酸の位置であり、縦軸は、各位置の周囲のアミノ酸の平均疎水性値である。すべての糖転移酵素タンパク質において、膜貫通領域は、Ｎ末端から１００残基以内に含まれる。そこで、Ｎ末端から１００残基のプロファイルが作られている。また、縦軸の平均疎水性値は以下のようにして求められる。
【００３３】
図３は、平均疎水性値の算出式を示している。図示のように、ある位置の平均疎水性値は、その位置の前後の所定範囲にあるアミノ酸の疎水性値の平均である。図示の例では、ウインドウサイズが２３であり、平均疎水性値は、対象位置を中心とする２３個のアミノ酸の疎水性値から求められる（なお、図２はウインドウサイズを１１に設定したときのプロファイルデータを示しているが、本実施の形態の他のデータ、スコアマトリクス等は、平均疎水性値算出のための上記ウインドウサイズを２３に設定したときのものである）。
【００３４】
図２を再び参照すると、各タンパク質のプロファイルは、Ｎ末端付近に高疎水性領域を有し、この高疎水性領域が膜貫通領域に該当する。この高疎水性領域の配列が以下の処理で利用される。
【００３５】
次に、図４を参照すると、上述にて得られた全エントリーの疎水性プロファイルに対して、疎水性アライメントが施される。疎水性アライメントにおいては、疎水性最高位置が基準位置に設定される。疎水性最高位置は、各プロファイルにおいて疎水性が最高になる位置である。疎水性最高位置が一致するように、全プロファイルが位置合わせされ、すなわち配列方向の位置が調整される。
【００３６】
上記の疎水性アライメントは、本発明の特徴の一つである疎水性最高位置を基準にした頻度解析を実現するために行われている。疎水性最高位置を基準に設定することにより、頻度解析にて高疎水性領域のアミノ酸出現頻度の特徴が明確に得られる。
【００３７】
図５は、図４のアライメント後におけるプロファイル群の信頼性および平均のグラフを示している。図示のように、基準位置からＮ末端に向けて遠い位置では、信頼性が低くなる。これは、サンプル数が低下するからである。そして、サンプル数が低下するのは、基準位置（最高疎水性位置）よりＮ末端側の残基数が短いタンパク質からはサンプルが得られないからである。
【００３８】
図５の信頼性および平均値は、位置特異的アミノ酸出現頻度解析の対象領域を適切に設定するために利用されている。基準位置周辺であって、信頼性が比較的高く、かつ、疎水性が比較的大きい領域が、頻度解析の対象に設定される。本実施の形態では、基準位置の残基および前後の２０残基が頻度解析の対象に設定される。
【００３９】
次に、位置特異的アミノ酸出現頻度解析が、上記の領域を対象として行われる。全種類のアミノ酸の各々に関して、各位置の出現頻度が求められる。各位置は、前述の基準位置からのアミノ酸残基の数で表される距離で定められる。ターゲットである糖転移酵素タンパク質およびコントロールである細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質のデータが個別に解析される。
【００４０】
図６は、４種類のアミノ酸の頻度解析結果を示している。残りのアミノ酸の解析結果も同様に得られることはもちろんである。
【００４１】
図６において、横軸はアミノ酸配列上の位置であり、縦軸は出現頻度である。各グラフでは、ターゲットとコントロールの出現頻度が重ねられている。丸印が付けられた部分では、ターゲットとコントロールの頻度差が比較的顕著に表れている。
【００４２】
次に、図６の頻度解析結果から判別基準スコア情報が作られる。本実施の形態では、判別基準スコア情報は、マトリクス形式で表される。このマトリクスは、位置特異的スコアマトリクス（ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｓｃｏｒｅ　ｍａｔｒｉｘ　：　ＰＳＳＭ）と言われる。
【００４３】
図７〜図９はスコアマトリクスの例を示しており、また、図１０はスコアマトリクスを数式で表している。
【００４４】
図１０において、ｉはアミノ酸残基であり、Ｐは配列上の位置である。位置は、既に説明したとおり、アライメントの基準位置からの残基数で表される。図１０に示されるように、アミノ酸ｉかつ位置Ｐのスコアは、コントロール出現頻度に対するターゲット出現頻度の比の対数で表される。対数を使っているので、ターゲット出現頻度がコントロール出現頻度より大きいときにスコアが正の値になる。逆にターゲット出現頻度がコントロール出現頻度より小さいときは、スコアが負の値になる。そして、両者が等しいときは、スコアが０になる。
【００４５】
図７〜図９のスコアマトリクスは、図１０の式から得られるスコアを示している。図示のように、スコアマトリクスは、各位置におけるアミノ酸の種類に応じたスコアを有している。
【００４６】
以上より、本実施の形態の判別基準スコア情報であるＰＳＳＭが得られる。
【００４７】
図１１は、上述した判別基準スコア情報作成処理の一連の流れを示している。図示のように、糖転移酵素データセットに関して、全エントリ、配列の位置番号とアミノ酸残基が読み込まれ（Ｓ１０）、Ｎ末端から順に２３残基平均疎水性値が算出され（Ｓ１２）、Ｎ末端から１００残基以下の範囲で２３残基平均疎水性値の最も高い地点を基準点０とし、位置番号が付け替えられる（Ｓ１４）。そして、基準点前後２０残基の範囲で、位置ごと、アミノ酸残基ごとに、出現回数が数えられ、これにより出現頻度が求められる（Ｓ１６）。一方、コントロールデータセット（細胞膜局在ＩＩ型）についても、同様の処理が行われる（Ｓ２０〜Ｓ２６）。そして、図中の式を用いて位置ごと、アミノ酸ごとにスコアが算出され、スコアマトリクスが作成される（Ｓ３０）。
【００４８】
次に、上述のようにして得られたスコアマトリクスを使って候補タンパク質が糖転移酵素タンパク質であるか否かを判別する方法を説明する。
【００４９】
まず、候補タンパク質のアミノ酸配列情報が取得される。このアミノ酸配列情報は、既存のタンパク質配列データベースから取得してもよく、ｃＤＮＡデータベースから取得してもよい。また、ゲノム情報データベースから得られる塩基配列情報から、各種のコーディング領域予測プログラムを用いて予測アミノ酸配列を求めてもよい。
【００５０】
また、本実施の形態では、別途前段のタンパク質判別処理によって、ヒトゲノム情報から１回膜貫通領域含有タンパク質が求められる。この１回膜貫通領域含有タンパク質のアミノ酸配列データが、未知の候補タンパク質のデータとして取得される。このように、本発明の範囲内で、ある程度の選別処理によって得られた配列が取得されてもよい。ただし、本発明はこれに限定されず、取得される候補タンパク質の配列は、ヒトゲノム情報から得られる任意の配列でよい。
【００５１】
そして、取得されたアミノ酸配列情報から、スコアマトリクスの作成過程と同様の方法で、疎水性プロファイルが作成される。候補タンパク質のＮ末端付近の高疎水性領域を求めるためである。ここでは、前述したように、Ｎ末端付近の１００残基の領域で、各位置の平均疎水性値が求められる。そして、最高疎水性位置およびその前後の２０残基の配列が求められる。これは、候補タンパク質がＮ末端付近に有する高疎水性領域の配列である。ただし、最高疎水性位置よりＮ末端側の残基数が２０以下の場合もある。そして、こうして得られた配列の判別スコアが、スコアマトリクスを参照して算出される。
【００５２】
図１２は、本実施の形態における判別スコアの算出式を示している。概略的には、判別スコアは、上述のようにして得られた基準位置周辺（基準位置および前後２０）のアミノ酸のスコアの平均であり、各位置のアミノ酸のスコアは、スコアマトリクスから得られる。
【００５３】
図１２において、ｉはアミノ酸残基の種類であり、Ｐは配列上の位置である。既に述べたように、位置Ｐは、基準位置である最高疎水性位置からの残基数で表される。
【００５４】
また、Ｍは、基準位置から最もＮ末端側に離れた残基の位置であり、Ｎは、基準位置から反対側に最も離れた残基の位置を表している。したがって、Ｍは、基準位置よりもＮ末端側の残基数を表し、Ｎは、逆側の残基数を表している。Ｎは常に２０であるが、Ｍは、候補タンパク質によって異なる。Ｎ末端側の残基数が２０以下の場合があるからであり、この点は上述した通りである。
【００５５】
図１２に示されるように、判別スコアは、位置Ｍ（≧−２０）から位置Ｎ（＝２０）の範囲のアミノ酸残基のスコアの平均であり、各アミノ酸残基のスコアは、スコアマトリクスから読み取られる。この算出式を用いた計算により、基準位置周辺領域、すなわち高疎水性領域の判別スコアが得られる。
【００５６】
図１３は、判別スコア算出の具体例を示している。この例では、Ｍ＝２０であり、すなわち、基準位置のＮ末端側に２０の残基がある。
【００５７】
図１３の例では、位置（−２０）のアミノ酸残基はＫであり、該当するスコアは、−０．８である。同様にして、各位置のアミノ酸残基に対応するスコアがマトリクスから得られる。こうして得られる４１個のスコアの平均が、判別スコアとして求められる。
【００５８】
図１４は、スコアマトリクスを使って求めたスコアの分布を示している。図１４は、スコアマトリクスを作るときのデータセットに含まれる全データの各々のスコアの分布であり、すなわち、セルフコンシステンシーテストの結果を示している。
【００５９】
図１４に示されるように、本実施の形態によれば、１００％の精度で糖転移酵素タンパク質が細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質から判別可能である。したがって、未知の候補タンパク質のアミノ酸配列情報が提供されたときも、その候補タンパク質が細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質ではなく糖転移酵素タンパク質の有力候補であることが、高精度で判別可能である。
【００６０】
図１４において、糖転移酵素タンパク質の判別スコアは、−０．１≦Ｓ≦０．６の範囲に分布している。そこで、本実施の形態では、上記の数値が、判別の閾値に設定される。そして、未知の候補タンパク質の判別スコアが算出され、その判別スコアが上記数値の範囲内であれば、候補タンパク質は糖転移酵素タンパク質の有力候補であると判定される。
【００６１】
図１５は、上記の判別処理の一連の流れを示している。未知の候補タンパク質のアミノ酸配列のデータ、すなわち、配列の位置番号とアミノ酸残基が読み込まれる（Ｓ４０）。本実施の形態では、前述したように、別途前段の判別処理によって、ヒトゲノム情報から１回膜貫通領域含有タンパク質が求められる。この１回膜貫通領域含有タンパク質のアミノ酸配列データが、未知の候補タンパク質のデータとして、Ｓ４０で取得される。Ｓ４０で配列データが取得されると、取得された配列データを用いて、Ｎ末端から順に２３残基平均疎水性値が算出され（Ｓ４２）、Ｎ末端から１００残基以下の範囲で２３残基平均疎水性値の最も高い地点を基準点０とし、位置番号が付け替えられる（Ｓ４４）。スコアマトリクスが読み込まれ、基準点前後２０残基の範囲で、出現したアミノ酸の位置ごとのスコアが加算され、平均値が算出される（Ｓ４６）。ただし、図示のように、基準点のＮ末端側の残基数が２０以下（Ｍ≧−２０）の場合がある。そして、算出された平均スコアが、−０．１以上、０．６以下であれば（Ｓ４８）、処理されたデータが糖転移酵素の有力候補であると判定される（Ｓ５０）。
【００６２】
以上に、本実施の形態のタンパク質情報処理方法を説明した。上述の実施の形態では、ターゲットタンパク質が糖転移酵素タンパク質であり、コントロールタンパク質が細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、コントロールタンパク質が、シグナルペプチドを含むタンパク質でもよい。また、ターゲットタンパク質が、細胞膜、小胞膜、核膜、ミトコンドリアなどに局在する他のタンパク質であってもよい。
【００６３】
図１６は、糖転移酵素タンパク質とシグナルペプチドを含むタンパク質を示している。両者のトポロジーは類似している。すなわち、両タンパク質は、膜貫通領域をＮ末端付近に有する。ただし、図示のように、シグナルペプチドを含むタンパク質においては、タンパク質が切断されて、膜貫通領域からＣ末端側領域が離れる。これに対し、糖転移酵素タンパク質においては、膜貫通領域からＣ末端側領域が離れない。すなわち、糖転移酵素タンパク質は、シグナルアンカーを含むタンパク質である。
【００６４】
糖転移酵素タンパク質とシグナルペプチドを含むタンパク質の判別も、上述の実施の形態と同様にして行うことができる。
【００６５】
図１７〜図１９は、ターゲットタンパク質が糖転移酵素タンパク質であり、コントロールタンパク質がシグナルペプチドを含むタンパク質である場合の、スコアマトリクスを示している。マトリクス作成に用いられた糖転移酵素タンパク質のデータセットは、上述の実施の形態と同様であり、そのエントリー数は１２６である。シグナルペプチドを含むタンパク質のエントリー数は４１６であり、これらはデータベースから取得される。
【００６６】
図１７〜図１９のスコアマトリクスの作成方法は、コントロールデータセットが異なることを除き、上述の実施の形態と同様でよい。そして、スコアマトリクスを使った判別スコア算出方法も、上述の実施の形態と同様である。
【００６７】
上記のスコアマトリクスを用いてセルフコンシステンシーテストが行われた結果、判別精度は約９０％であった。すなわち、コントロールタンパク質が細胞膜ＩＩ型膜タンパク質である場合と比べると精度が低下するが、それでも、相当に高精度な判別が可能である。
【００６８】
次に、本実施の形態の組合せ判別について説明する。この組合せ判別は、複数種類のコントロールタンパク質からターゲットタンパク質を判別可能にする。本実施の形態では、複数種類のコントロールタンパク質は、上述の説明で使用した細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質およびシグナルペプチドを含むタンパク質であり、ターゲットタンパク質は糖転移酵素タンパク質である。
【００６９】
図２０は、上述の実施の形態で説明した２つのスコアマトリクスを用いて得られるスコア分布を示している。
【００７０】
横軸は、細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質から糖転移酵素タンパク質を判別するためのスコアマトリクスを使って算出される判別スコアである。一方、縦軸は、シグナルペプチドを含むタンパク質を糖転移酵素タンパク質から判別するためのスコアマトリクスを使って算出される判別スコアである。
【００７１】
図２０では、既知のタンパク質のデータから算出された２つの判別スコアがプロットされている。既知のデータとは、これまでの説明でマトリクス作成に使われたデータであり、糖転移酵素タンパク質、細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質およびシグナルペプチドを含むタンパク質のデータである。
【００７２】
図示のように、両マトリクスを使うことで、糖転移酵素タンパク質は、細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質およびシグナルペプチドタンパク質から高精度で判別可能である。図２０より、適切な判定閾パラメータ範囲は、細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質関連の判別スコアについては、−０．１≦Ｓ≦０．６であり、これは前述の通りである。また、シグナルペプチドを含むタンパク質のためのマトリクスを使ったスコアに関しては、判定閾パラメータ範囲は、０≦Ｓ≦０．６である。
【００７３】
以上は、既知のタンパク質から得たスコア分布の検討結果である。未知の候補タンパク質についての判別は、以下のようにして行われる。２つのスコアマトリクスを用いて、候補タンパク質の２つの判別スコアが求められる。これら２つの判別スコアが、上記の２つの判定閾パラメータの条件をそれぞれ満たすとき、候補タンパク質は、細胞膜ＩＩ型膜タンパク質ではなく、シグナルペプチドを含むタンパク質でもなく、したがって、糖転移酵素タンパク質である可能性が高いと判定される。
【００７４】
図２１は、上記の組合せ判別処理の一連の流れを示している。未知の候補タンパク質のアミノ酸配列のデータ、すなわち、配列の位置番号とアミノ酸残基が読み込まれ（６０）、Ｎ末端から順に２３残基平均疎水性値が算出され（Ｓ６２）、Ｎ末端から１００残基以下の範囲で２３残基平均疎水性値の最も高い地点を基準点０とし、位置番号が付け替えられる（Ｓ６４）。スコアマトリクスが読み込まれ、基準点前後２０残基の範囲で、出現したアミノ酸の位置ごとのスコアが加算され、平均値が算出される（Ｓ６６）。細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質のためのスコアマトリクスを使って判別スコアＳ（Ｇｌｙｃｏ／Ｐｌａｓｍａ）が求められ、また、シグナルペプチドを含むタンパク質のためのスコアマトリクスを使って判別スコアＳ（Ｇｌｙｃｏ／ＳｉｇｎａｌＰｅｐｔｉｄｅ）が求められる。そして、−０．１≦Ｓ（Ｇｌｙｃｏ／Ｐｌａｓｍａ）≦０．６、かつ、０≦Ｓ（Ｇｌｙｃｏ／ＳｉｇｎａｌＰｅｐｔｉｄｅ）≦０．６であれば（Ｓ６８）、未知の候補タンパク質が糖転移酵素の有力候補であると判定される（Ｓ７０）。
【００７５】
以上、本実施の形態の組合せ判別方法について説明した。次に、本実施の形態のタンパク質情報処理装置を説明する。この装置においても、ターゲットタンパク質は糖転移酵素タンパク質であり、コントロールタンパク質は細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質であるとする。
【００７６】
図２２は、本実施の形態のタンパク質情報処理装置を示している。図２２の情報処理装置１０はコンピュータで構成される。汎用コンピュータが用いられてもよく、専用コンピュータが用いられてもよい。情報処理装置１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のコンピュータの基本的な構成を備える。そして、情報処理装置１０は、本発明のタンパク質情報処理を実現するためのプログラムを実行する。このプログラムは、コンピュータにインストールされている。
【００７７】
図２２に示されるように、タンパク質情報処理装置１０には、入力装置１２および出力装置１４が設けられている。入力装置１２は、例えばキーボードおよびポインティングデバイスである。また、出力装置１４は、例えばディスプレイおよびプリンタである。
【００７８】
図２２の情報処理装置１０は、単独のコンピュータである。しかし、情報処理装置１０の機能が複数のコンピュータに分散されてもよい。
【００７９】
また、図２２の情報処理装置１０は、ネットワーク等の通信で別のコンピュータと接続されてもよい。この場合、情報処理装置１０の通信機能が、入力装置１２および出力装置１４として機能し得る。
【００８０】
情報処理装置１０はインターネットを介して他のコンピュータと接続されてもよい。この場合、ＷＷＷサーバが入力装置１２および出力装置１４として機能し得る。
【００８１】
さらに、情報処理に必要なデータが記録媒体から読み取られるとき、読取機能が入力装置１２として機能し得る。また、処理結果を記録媒体に書き込まれるとき、書込機能が出力装置１４として機能し得る。
【００８２】
また、図２２に示されるように、情報処理装置１０は、タンパク質情報を処理するために、判別基準情報記憶部２０、候補配列取得部２２、疎水性プロファイル作成部２４、高疎水性領域特定部２６、スコア算出部２８、判別部３０および出力処理部３２を有する。
【００８３】
判別基準情報記憶部２０は、判別基準スコア情報を記憶している。判別基準スコア情報は、上述したように、本実施の形態ではスコアマトリクスである。候補配列取得部２２は、判別されるべき候補タンパク質のアミノ酸配列情報を取得する。この情報は入力装置１２から入力されて、候補配列取得部２２に取得される。上述の情報処理方法の説明から明らかなように、タンパク質の全配列が取得されなくてもよい。少なくとも、Ｎ末端付近の適当な範囲の配列データが取得されればよい。また、本実施の形態では、前述のように、別途タンパク質判別アルゴリズムを使って求められた１回膜貫通領域含有タンパク質（糖転移酵素であるか否か等は不明）が取得されるが、本発明はこれに限定されず、このような選別処理を行う前のデータが取得されてもよく、他の選別処理後のデータが取得されてもよい。
【００８４】
疎水性プロファイル作成部２４は、候補タンパク質の配列データから疎水性プロファイルを作成する。既に説明したように、本実施の形態では、各位置の平均疎水性値のプロファイルが作られる。そして、高疎水性領域特定部２６は、疎水性プロファイルから、候補タンパク質のＮ末端付近の高疎水性領域を特定する。ここでは、平均疎水性値が最高になる位置の残基およびその前後２０残基が、高疎水性領域として特定される。
【００８５】
スコア算出部２８は、特定された高疎水性領域の判別スコアを求める。この処理においては、判別基準情報記憶部２０のスコアマトリクスが参照される。スコアマトリクスから、各位置のアミノ酸に対応するスコアが求められ、それらスコアの平均が算出される。
【００８６】
判別部３０は、予め定められた判別閾パラメータを参照して、候補タンパク質が糖転移酵素タンパク質の候補であるか否かを判別する。判別閾パラメータは、既に述べたように、−０．１≦Ｓ≦０．６であり、装置内に記憶されている。
【００８７】
出力処理部３２は、スコア算出部２８により算出された判別スコアを、判別部３０の判別結果と共に、出力装置１４に出力させる。これら情報はディスプレイに表示され、また、プリンタにて印刷される。
【００８８】
次に、図２３は、本実施の形態のもう一つのタンパク質情報処理装置を示している。この処理装置１００は、上述した組合せ判定に対応している。以下、図２２と同様の構成要素の説明は適当に省略する。
【００８９】
図２３の構成において、判別基準情報記憶部２０は、図２２と同様のスコアマトリクスを記憶している。ただし、判別基準記憶部２０は、コントロールタンパク質が細胞膜ＩＩ型膜タンパク質およびシグナルペプチドを含むタンパク質であるときの２種類のスコアマトリクスを記憶している。
【００９０】
スコア算出部２８は、上記２つのスコアマトリクスを個別に用いて、２つの判別スコアＳ（Ｇｌｙｃｏ／Ｐｌａｓｍａ）、Ｓ（Ｇｌｙｃｏ／ＳｉｇｎａｌＰｅｐｔｉｄｅ）を算出する。組合せ判別部４０は、これら２つの判別スコアの各々について予め設定された判別閾パラメータを用いる。２つの判別スコアが共に設定条件を満たすとき、組合せ判別部４０は、候補タンパク質が糖転移酵素タンパク質の候補であると判定する。出力処理部３２は、２つの判別スコアを判別結果と共に出力装置１４に出力させる。
【００９１】
以上に説明したように、本発明によれば、位置特異的アミノ酸出現頻度解析がＮ末端付近の高疎水性領域に対して行われた結果から得られる判別基準スコア情報を用いて１回膜貫通領域含有タンパク質の判別のための情報が得られ、これにより、高精度の判別が可能になる。
【００９２】
また、本発明の情報処理は、Ｎ末端付近の高疎水性領域における最高疎水性位置を基準位置にして行った位置特異的アミノ酸出現頻度解析の結果から得た判別基準スコア情報を用いる。したがって、高疎水性領域（膜貫通領域）の特徴をより正確に抽出した判別基準スコア情報が用いられるので、判別のための情報が高精度に得られる。
【００９３】
また、本発明の情報処理は、候補タンパク質の判別スコアを求めるときも、疎水性最高位置を基準位置として用いる。これにより、判別のための情報が高精度に得られる。
【００９４】
また、本発明の情報処理は、上述の実施の形態で説明したように、ゴルジ装置膜上に局在するタンパク質を細胞膜上に局在するタンパク質から判別するために有利に用いられる。また、本発明の情報処理は、ゴルジ装置膜上に局在するタンパク質をシグナルペプチドを含むタンパク質から判別するために有利に用いられる。
【００９５】
なお、ターゲットおよびコントロールタンパク質は上記に限定されず、本発明の範囲内で変更可能である。ミトコンドリア、小胞膜および核膜のタンパク質も、原理的には、ターゲットタンパク質またはコントロールタンパク質として本発明の情報処理に適用可能である。
【００９６】
また、本発明の情報処理は、上述の組合せ判定を行う。すなわち、本発明の情報処理は、複数種類のコントロールタンパク質にそれぞれ対応する複数種類の判別基準スコア情報を参照し、候補タンパク質から複数の判別スコアを求め、それらの組合せに基づき判別を行う。これにより、ターゲットタンパク質が複数種類のコントロールタンパク質から判別される。判別の正確性の向上が可能である。
また、上記の実施の形態では、スコアマトリクスが、主として候補タンパク質がターゲットタンパク質であるか否かの判別に用いられている。しかし、同じスコアマトリクスが、候補タンパク質がコントロールタンパク質であるかの判別にも使用可能である。このことは、糖転移酵素タンパク質と細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質の判別精度が１００％であったことからも明らかである。そして、両方の判定が同時に行われてもよい。このような構成も本発明の範囲内に含まれる。
【００９７】
上記の観点では、本発明の別態様は以下のように記載可能である。すなわち、本態様の情報処理装置は、第１種類および第２種類の既知の１回膜貫通領域含有タンパク質が有するＮ末端付近の高疎水性領域に対する位置特異的アミノ酸出現頻度解析に基づく判別基準スコア情報を記憶する。この判別基準スコア情報を参照して、候補タンパク質の判別スコアが算出される。候補タンパク質が第１種類のタンパク質であるか否かの判別が行われてもよく、第２種類のタンパク質であるか否かの判別が行われてもよく、それらの両方が行われてもよい。例えば、第１種類および第２種類のタンパク質は、糖転移酵素タンパク質および細胞膜局在ＩＩ型膜タンパク質であり、この場合、判別基準スコア情報であるスコアマトリクスは、上述の実施の形態と同様でよい。
【００９８】
また、本発明の別の態様は、上述の好適な判別基準スコア情報（実施の形態ではスコアマトリクス）を生成する方法である。これにより、高精度な判別が可能になる。
【００９９】
また、本発明の別の態様は、上記の適切な方法で得られた有利な判別基準スコア情報が格納されている、コンピュータ読取可能な記録媒体である。これにより、高精度な判別が可能になる。
【０１００】
以上に本発明の好ましい実施の形態を説明してきたが、本実施の形態には種々の変形が可能であることが理解され、そして、添付の請求項が本発明の真実の精神と範囲内に入るようなすべての変形例を網羅することが意図されている。
【０１０１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、糖転移酵素タンパク質などの１回膜貫通領域含有タンパク質を精度よく判別可能にする技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】糖転移酵素タンパク質の構造を示す図である。
【図２】疎水性プロファイルの例を示す図である。
【図３】疎水性プロファイルにおける平均疎水性値の算出式を示す図である。
【図４】疎水性アライメントを説明する図である。
【図５】図４のアライメント後におけるプロファイル群の信頼性および平均のグラフを示す図である。
【図６】アライメント状態で高疎水性領域に対する位置特異的アミノ酸出現頻度解析を行った結果を示す図である。
【図７】頻度分析結果から得た位置特異的スコアマトリクスを示す図である。
【図８】図７のスコアマトリクスの続き部分を示す図である。
【図９】図８のスコアマトリクスの続き部分を示す図である。
【図１０】スコアマトリクスを数式で示す図である。
【図１１】スコアマトリクス作成のための一連の流れを示す図である。
【図１２】スコアマトリクスを用いた判別スコアの算出式を示す図である。
【図１３】判別スコア算出処理の具体例を示す図である。
【図１４】スコアマトリクスの作成に用いられた全データから算出したスコアの分布を示す図である。
【図１５】スコアマトリクスを利用する処理の一連の流れを示す図である。
【図１６】糖転移酵素タンパク質とシグナルペプチドを含むタンパク質を示す図である。
【図１７】ターゲットタンパク質が糖転移移酵素タンパク質であり、コントロールタンパク質がとシグナルペプチドを含むタンパク質である場合の、スコアマトリクスを示す図である。
【図１８】図１７のスコアマトリクスの続き部分を示す図である。
【図１９】図１８のスコアマトリクスの続き部分を示す図である。
【図２０】２つのスコアマトリクスを用いて得られるスコア分布を２次元形式で示す図である。
【図２１】２つのスコアマトリクスを利用する組合せ判別処理の一連の流れを示す図である。
【図２２】本実施の形態のタンパク質情報処理装置を示すブロック図である。
【図２３】別の実施の形態のタンパク質情報処理装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０　情報処理装置
１２　入力装置
１４　出力装置
２０　判別基準情報記憶部
２２　候補配列取得部
２４　疎水性プロファイル作成部
２６　高疎水性領域特定部
２８　スコア算出部
３０　判別部
３２　出力処理部
【図１】
2004125623.tif 000003
【図２】
2004125623.tif 000004
【図３】
2004125623.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004125623.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004125623.tif 000009
【図８】
2004125623.tif 000010
【図９】
2004125623.tif 000011
【図１０】
2004125623.tif 000012
【図１１】
2004125623.tif 000013
【図１２】
2004125623.tif 000014
【図１３】
2004125623.tif 000015
【図１４】
2004125623.tif 000016
【図１５】
2004125623.tif 000017
【図１６】
2004125623.tif 000018
【図１７】
2004125623.tif 000019
【図１８】
2004125623.tif 000020
【図１９】
2004125623.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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