(57)【要約】【課題】標的タンパク質に対する生理活性ペプチドを、経済的で迅速かつ効率的に設計する手段を提供すること。【解決手段】ある標的タンパク質における、連続するアミノ酸配列又は不連続なアミノ酸配列からなる標的部位に対して結合しうる生理活性ペプチドを設計するために、分子間エネルギー等の計算を行い好ましいアミノ酸配列を抽出する処理を、コンピュータに実行させることを特徴とする生理活性ペプチドの設計方法およびそのための装置、並びに上記方法の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムおよびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。【選択図】　　　図２
2004081178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的アミノ酸配列と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計する方法であって、
（ａ１）標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付けるステップと、
（ｂ１）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｃ１）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、ステップ（ｂ１）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｄ１）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算するステップと、
（ｅ１）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータととともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｆ１）ステップ（ｅ１）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｇ１）抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを包含する、方法。
【請求項２】
該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
１以上の所定のアミノ酸指標を使用してステップ（ａ１）〜（ｆ１）で抽出された所定の数の相補アミノ酸配列に対して、１以上の別のアミノ酸指標を使用してステップ（ｂ１）〜（ｆ１）を行なうということを１回以上繰り返すことにより、生理活性ペプチドとして抽出される相補アミノ酸配列候補をさらに絞り込むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計する方法であって、
（ａ１’）標的タンパク質中の標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付けるステップと、
（ｂ１’）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｃ１’）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、ステップ（ｂ１’）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｄ１’）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算するステップと、
（ｅ１’）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータととともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｆ１’）ステップ（ｅ１’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列候補を抽出するステップと、
（ｇ１’）抽出された相補アミノ酸配列候補について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｈ１’）相補アミノ酸配列候補を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｉ１’）ステップ（ｈ１’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｊ１’）抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを包含する、方法。
【請求項６】
該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
１以上の所定のアミノ酸指標を使用してステップ（ａ１’）〜（ｆ１’）で抽出された所定の数の相補アミノ酸配列候補に対して、１以上の別のアミノ酸指標を使用してステップ（ｂ１’）〜（ｆ１’）を行なうということを１回以上繰り返すことによって相補アミノ酸配列候補を絞り込んだ後に、ステップ（ｇ１’）〜（ｉ１’）を行なうことを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
標的アミノ酸配列と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ１）標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付けるステップと、
（ｂ１）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｃ１）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、ステップ（ｂ１）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｄ１）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算するステップと、
（ｅ１）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータととともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｆ１）ステップ（ｅ１）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｇ１）抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、請求項９記載のプログラム。
【請求項１１】
該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、請求項９または１０記載のプログラム。
【請求項１２】
１以上の所定のアミノ酸指標を使用してステップ（ａ１）〜（ｆ１）で抽出された所定の数の相補アミノ酸配列に対して、１以上の別のアミノ酸指標を使用してステップ（ｂ１）〜（ｆ１）を行なうということを１回以上繰り返すことにより、生理活性ペプチドとして抽出される相補アミノ酸配列候補をさらに絞り込むことを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項記載のプログラム。
【請求項１３】
標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ１’）標的タンパク質中の標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付けるステップと、
（ｂ１’）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｃ１’）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、ステップ（ｂ１’）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｄ１’）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算するステップと、
（ｅ１’）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータととともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｆ１’）ステップ（ｅ１’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列候補を抽出するステップと、
（ｇ１’）抽出された相補アミノ酸配列候補について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｈ１’）相補アミノ酸配列候補を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｉ１’）ステップ（ｈ１’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｊ１’）抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１４】
該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、請求項１３記載のプログラム。
【請求項１５】
該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、請求項１３または１４記載のプログラム。
【請求項１６】
１以上の所定のアミノ酸指標を使用してステップ（ａ１’）〜（ｆ１’）で抽出された所定の数の相補アミノ酸配列候補に対して、１以上の別のアミノ酸指標を使用してステップ（ｂ１’）〜（ｆ１’）を行なうということを１回以上繰り返すことによって相補アミノ酸配列候補を絞り込んだ後に、ステップ（ｇ１’）〜（ｉ１’）を行なうことを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか１項記載のプログラム。
【請求項１７】
請求項９〜１６のいずれか１項記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１８】
標的アミノ酸配列と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するための装置であって、（イ）データ入力部と、（ロ）データ編集部と、（ハ）相補アミノ酸配列候補生成部と、（ニ）相補度計算部と、（ホ）相補アミノ酸配列候補記憶部と、（ヘ）相補アミノ酸配列探索部と、（ト）相補アミノ酸配列表示部とを備え、
該データ入力部は、（ａ１）標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付ける手段を含み、
該データ編集部は、（ｂ１）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換する手段を含み、
該相補アミノ酸配列候補生成部は、（ｃ１）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、ステップ（ｂ１）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換する手段を含み、
該相補度計算部は、（ｄ１）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算する手段を含み、
該相補アミノ酸配列候補記憶部は、（ｅ１）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータととともに記憶する手段を含み、
該相補アミノ酸配列探索部は、（ｆ１）手段（ｅ１）で記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該相補アミノ酸配列表示部は、（ｇ１）手段（ｆ１）で抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示する手段を含む、装置。
【請求項１９】
該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、請求項１８または１９記載の装置。
【請求項２１】
標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するための装置であって、（イ）データ入力部と、（ロ）データ編集部と、（ハ）相補アミノ酸配列候補生成部と、（ニ）相補度計算部と、（ホ）相補アミノ酸配列候補記憶部と、（ヘ）相補アミノ酸配列探索部と、（ト）相補アミノ酸配列表示部とを備え、
該データ入力部は、（ａ１’）標的タンパク質中の標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付ける手段を含み、
該データ編集部は、（ｂ１’）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換する手段を含み、
該相補アミノ酸配列候補生成部は、（ｃ１’）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、手段（ｂ１’）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換する手段を含み、
該相補度計算部は、（ｋ１’）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算し、さらに標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算する手段を含み、
該相補アミノ酸配列候補記憶部は、（ｌ１’）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータおよび該分子間エネルギーパラメータとともに記憶する手段を含み、
該相補アミノ酸配列探索部は、（ｍ１’）手段（ｋ１’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該相補アミノ酸配列表示部は、（ｎ１’）該相補アミノ酸配列探索部によって抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示する手段を含む、装置。
【請求項２２】
該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、請求項２１または２２記載の装置。
【請求項２４】
さらに、ステップ（ｉ１’）とステップ（ｊ１’）との間において、
（Ｉ）ステップ（ｉ１’）で抽出されたアミノ酸配列に対しアミノ酸変異を導入したアミノ酸配列を生成するステップと、
（ＩＩ）ステップ（Ｉ）で生成されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ＩＩＩ）ステップ（ｉ１’）で抽出されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを対照として、ステップ（ＩＩ）で計算された分子間エネルギーパラメータを比較し、対照の分子間エネルギーパラメータよりも安定な分子間エネルギーパラメータを有するアミノ酸配列を抽出するステップとを含む、請求項１３〜１６のいずれか１項記載のプログラム。
【請求項２５】
標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ２）標的タンパク質の標的部位と相互作用するタンパク質中の相互作用領域を特定するステップと、
（ｂ２）該相互作用領域から任意の長さのアミノ酸配列を抽出するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項２６】
標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ２’）標的タンパク質の標的部位と相互作用するタンパク質中の相互作用領域を特定するステップと、
（ｂ２’）該相互作用領域から任意の長さのアミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｃ２’）抽出されたアミノ酸配列について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｄ２’）該アミノ酸配列を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｅ２’）ステップ（ｄ２’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数のアミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｆ２’）抽出されたアミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項２７】
さらに、ステップ（ｅ２’）とステップ（ｆ２’）との間において、
（Ｉ）ステップ（ｅ２’）で抽出されたアミノ酸配列に対しアミノ酸変異を導入したアミノ酸配列を生成するステップと、
（ＩＩ）ステップ（Ｉ）で生成されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ＩＩＩ）ステップ（ｅ２’）で抽出されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを対照として、ステップ（ＩＩ）で計算された分子間エネルギーパラメータを比較し、対照の分子間エネルギーパラメータよりも安定な分子間エネルギーパラメータを有するアミノ酸配列を抽出するステップとを含む、請求項２６記載のプログラム。
【請求項２８】
標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ３）一定の長さのアミノ酸配列を網羅的に生成し、その中からランダムにアミノ酸配列を選択して解析用ライブラリとして抽出するステップと、
（ｂ３）解析用ライブラリとして抽出された各アミノ酸配列について分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｃ３）ステップ（ｂ３）で計算された分子間エネルギーパラメータを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを生成するステップと、
（ｄ３）アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアを計算するステップと、
（ｅ３）ステップ（ｂ３）で計算された分子間エネルギーパラメータと該スコアとの間で相関解析を行い、回帰式を得るステップと、
（ｆ３）該回帰式を用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスに変換するステップと、
（ｇ３）アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスから、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値を計算するステップと、
（ｈ３）所定のアミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値以下のアミノ酸配列を抽出するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項２９】
標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ３’）一定の長さのアミノ酸配列を網羅的に生成し、その中からランダムにアミノ酸配列を選択して解析用ライブラリとして抽出するステップと、
（ｂ３’）解析用ライブラリとして抽出された各アミノ酸配列について分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｃ３’）ステップ（ｂ３’）で計算された分子間エネルギーパラメータを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを生成するステップと、
（ｄ３’）アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアを計算するステップと、
（ｅ３’）ステップ（ｂ３’）で計算された分子間エネルギーパラメータと該スコアとの間で相関解析を行い、回帰式を得るステップと、
（ｆ３’）該回帰式を用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスに変換するステップと、
（ｇ３’）アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスから、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値を計算するステップと、
（ｈ３’）所定のアミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値以下のアミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｉ３’）抽出されたアミノ酸配列について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｊ３’）該アミノ酸配列を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｋ３’）ステップ（ｊ３’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数のアミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｌ３’）ステップ（ｋ３’）によって抽出されたアミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項３０】
さらに、ステップ（ｋ３’）とステップ（ｌ３’）との間において、
（Ｉ）ステップ（ｋ３’）で抽出されたアミノ酸配列に対しアミノ酸変異を導入したアミノ酸配列を生成するステップと、
（ＩＩ）ステップ（Ｉ）で生成されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ＩＩＩ）ステップ（ｋ３’）で抽出されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを対照として、ステップ（ＩＩ）で計算された分子間エネルギーパラメータを比較し、対照の分子間エネルギーパラメータよりも安定な分子間エネルギーパラメータを有するアミノ酸配列を抽出するステップとを含む、請求項２９記載のプログラム。
【請求項３１】
標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するための装置であって、（イ２）相互作用領域特定部と、（ロ２）アミノ酸配列第１探索部と、（ハ２）分子間エネルギー計算部と、（ニ２）アミノ酸配列記憶部と、（ホ２）アミノ酸配列第２探索部と、（ヘ２）アミノ酸配列表示部とを備え、
該相互作用領域特定部は、（ａ２’）標的タンパク質の標的部位と相互作用するタンパク質分子中の相互作用領域を特定する手段を含み、
該アミノ酸配列第１探索部は、（ｂ２’）該相互作用領域から任意の長さのアミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該分子間エネルギー計算部は、（ｃ２’）抽出されたアミノ酸配列について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算する手段を含み、
該アミノ酸配列記憶部は、（ｄ２’）該アミノ酸配列を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶する手段を含み、
該アミノ酸配列第２探索部は、（ｅ２’）ステップ（ｄ２’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数のアミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該アミノ酸配列表示部は、（ｆ２’）抽出されたアミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示する手段を含む、装置。
【請求項３２】
標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するための装置であって、（イ３）アミノ酸配列第１探索部と、（ロ３）分子間エネルギー第１計算部と、（ハ３）スコアマトリクス生成部と、（ニ３）スコア計算部と、（ホ３）回帰式形成部と、（ヘ３）マトリクス変換部と、（ト３）アミノ酸位置依存的エネルギー計算部と、（チ３）アミノ酸配列第２探索部と、（リ３）分子間エネルギー第２計算部と、（ヌ３）アミノ酸配列記憶部と、（ル３）アミノ酸配列第３探索部と、（オ３）アミノ酸配列表示部とを備え、
該アミノ酸配列第１探索部は、（ａ３’）一定の長さのアミノ酸配列を網羅的に生成し、その中からランダムにアミノ酸配列を選択して解析用ライブラリとして抽出する手段を含み、
該分子間エネルギー第１計算部は、（ｂ３’）解析用ライブラリとして抽出された各アミノ酸配列について分子間エネルギーパラメータを計算する手段を含み、
該スコアマトリクス生成部は、（ｃ３’）ステップ（ｂ３’）で計算された分子間エネルギーパラメータを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを生成する手段を含み、
該スコア計算部は、（ｄ３’）アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアを計算する手段を含み、
該回帰式形成部は、（ｅ３’）ステップ（ｂ３’）で計算された分子間エネルギーパラメータと該スコアとの間で相関解析を行い、回帰式を得る手段を含み、該マトリクス変換部は、（ｆ３’）該回帰式を用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスに変換する手段を含み、
該アミノ酸位置依存的エネルギー計算部は、（ｇ３’）アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスから、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値を計算する手段を含み、
該アミノ酸配列第２探索部は、（ｈ３’）所定のアミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値以下のアミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該分子間エネルギー第２計算部は、（ｉ３’）抽出されたアミノ酸配列について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算する手段を含み、
該アミノ酸配列記憶部は、（ｊ３’）該アミノ酸配列を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶する手段を含み、
該アミノ酸配列第３探索部は、（ｋ３’）ステップ（ｊ３’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数のアミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該アミノ酸配列表示部は、（ｌ３’）ステップ（ｋ３’）によって抽出されたアミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示する手段を含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有益なペプチド性医薬品の開発法に関する。特に、本発明は、あるタンパク質上の任意の連続するアミノ酸配列及び不連続なアミノ酸配列からなる標的部位に対して結合しうる生理活性ペプチドを設計する方法、そのための装置、前記方法を具体的にコンピュータに実行させるためのプログラム、及び該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体内に張り巡らされた細胞外情報伝達系（神経系、内分泌系、免疫系）から発せられる様々な生体シグナル（神経伝達物質、ホルモン、サイトカイン）は、標的細胞において細胞内情報伝達系により受容・伝達され、適正な応答がなされる。ここで生体シグナルの多くは、タンパク質間の相互作用により伝達される。例えば、細胞表面の受容体とその特異的リガンドの結合、さらに細胞内の細胞質から核へのシグナル伝達にも様々なタンパク質間相互作用が関与している。従って、細胞内情報伝達系の変調や異常は、多くの重篤な疾患の発症に密接に関わっている。そこで、タンパク質間相互作用を標的として、そこを制御（促進又は抑制）し得る分子を創製することが急務となっている。現在、リガンド−受容体などのタンパク質間相互作用を解明する手段として、またシグナルカスケードの異常に起因する疾患の治療手段として、標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドの研究開発が盛んに行なわれている。
【０００３】
生理活性ペプチドは、生体内の情報伝達物質として様々な生理機能の制御に重要な役割を担っている。しかしながら、天然において、生理活性ペプチドは微量にしか存在せず、精製が非常に困難であるため、これまで１００種も見出されていない。一方、ゲノムデータベースの蓄積により、生理活性ペプチド受容体と考えられるオーファン受容体が相当数存在することが推測されており、そのリガンドの探索は、新薬開発の重要な鍵となっている。現在臨床応用されているペプチド性医薬品、及び開発が実施されている医薬品の例としては、１）視床下部ホルモン誘導体、２）下垂体後葉ホルモン誘導体、３）ＡＮＰ誘導体、４）カルシウム調節ホルモン、５）ペプチド性抗生物質などがある。また最近、新規な生理活性ペプチドがオーファン受容体を発現させた細胞を使用して発見されている。この手法を用いて、武田薬品工業はガン転移を抑制するオーファン受容体のペプチド性リガンド「メタスチン」を発見した［参考文献１］。今後さらに生理活性ペプチドの探索が進められ有益なペプチド性医薬品が開発されるものと期待される。
【０００４】
しかしながら、タンパク質の任意のアミノ酸配列と結合して相互作用し得るペプチドのアミノ酸配列を予測する有効な方法論は、現在のところ確立されておらず、通常は生化学的な手法により生理活性ペプチドがスクリーニングされている。例えば、あるタンパク質と結合するとわかっている別のタンパク質から、Ｎ末端よりＣ末端までの１０〜２０個のアミノ酸からなる連続する複数のペプチドを合成し、その中から生理活性ペプチドを選別することや、またはファージライブラリーを用い、ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ　ｐｅｐｔｉｄｅ　ｌｉｂｒａｒｙより生理活性ペプチドを選別するといった手法が用いられている。しかし、このような生化学的な方法は、費用および時間がかかるという問題があった。そこで、従来の手法ではなく、理論的かつより経済的で簡便に生理活性ペプチドを設計する手法の開発が待たれていた。
【０００５】
一方、標的アミノ酸配列に対する生理活性ペプチド配列を予測する理論が、現在までにいくつか提唱されている。ワトソン−クリックは、ＤＮＡラセンモデルを発表するとともに、塩基ペアは存在するが、アミノ酸ペアは存在しないと主張したが、アミノ酸ペアは存在するかもしれないという少数意見は、もともと存在していた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
Ｂｌａｌｏｃｋらが提唱したセンス−アンチセンス理論（例えば、非特許文献２参照）も、アミノ酸ペアを前提としたもので、その内容は、相補的な２つのＤＮＡがコードする２つのペプチドは、塩基同様、相互作用するという仮説である。この理論に基づき、いくつかのアンチセンスペプチドがセンスペプチドと相互作用することが実験的に確認されている。
【０００７】
一方、センスペプチドとアンチセンスペプチドは＜疎水度的相補性＞が高いというＢ１ａｌｏｃｋらによる指摘を受け、Ｆａｓｓｉｎａらは、あるペプチドの中で連続する５以上の奇数個のアミノ酸の平均疎水度に対して相補的な（絶対値が同じで正負が逆の）疎水度をもつような相補ペプチドがもとのペプチドと結合することをいくつかの実験において示した（例えば、非特許文献３参照）。しかしながら、いずれの理論においても数多くの失敗例が報告されており、一般的な生理活性ペプチドの予測への適用には十分とは云えない。また、いずれの理論においても、標的アミノ酸配列の１つのアミノ酸に対して、複数のアミノ酸の候補が考えられるため、結果的に予測されるペプチドの候補は膨大な数にのぼり、それらの全てについて検討することはやはり膨大な時間、費用、労力を有する。
【０００８】
また、標的アミノ酸配列に対して相互作用するアミノ酸配列からなる生理活性ペプチドを得ることに仮に成功したとしても、さらなる問題が存在する。創薬のターゲットとなるタンパク質標的部位としては、リガンド結合部位（例えば、受容体の場合）、基質結合部位（例えば、酵素の場合）、タンパク質間相互作用部位（例えば、転写因子、多量体（例えば、二量体）形成タンパク質の場合）等が挙げられるが、これらの標的部位は、１つの連続したアミノ酸配列から構成される場合よりも、むしろ１次構造上では離れて局在している複数の部分アミノ酸配列から構成される場合が非常に多い。従って、標的アミノ酸配列に対して相互作用するアミノ酸配列からなる生理活性ペプチドが得られたとしても、その標的部位に存在する他のアミノ酸配列にとって、そのアミノ酸配列は好ましいものではないことも多い。
【０００９】
また、標的タンパク質の標的部位が、１次構造上では離れて局在している複数の部分アミノ酸配列から構成される場合には、従来、標的タンパク質の標的部位に対して特定のペプチドが相互作用するか否かは、例えば、分子モデリングを用いてドッキングさせ、エネルギー的に評価することによって行なわれていた。このような手法によってより多くのペプチドを評価するためには、現実的には、例えば、数千〜数十万の低分子を含むライブラリを用いたドッキングにおいて、１化合物当たりの評価時間はせいぜい１分程度に抑えなければならない。しかしながら４残基でさえペプチドの可変部位は側鎖のみでも最大２０と多いため、例えば、ＡｕｔｏＤｏｃｋ（例えば、非特許文献４参照）を利用したＦｌｅｘｉｂｌｅ　Ｄｏｃｋｉｎｇでは、Ｃｏｍｐａｃ　Ａｌｐｈａ　ＤＳ２０Ｅ上での評価時間は、１ペプチド当たり約１０分必要であった。例えば、３残基ペプチドの場合は２０３、すなわち８０００回、６残基ペプチドの場合においては、６４，０００，０００回のドッキングを実施する必要があり、網羅的スクリーニングは現実的には極めて困難である。
【００１０】
以上の理由により、あるタンパク質の標的部位に対して優れた結合能を有し、かつ迅速な生理活性ペプチドの設計手法の開発が切望されていた。
【００１１】
【非特許文献１】
「ジャーナル・オブ・セオレティカル・バイオロジー（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　Ｂｉｏｌｏｇｙ）」，１９８２年，９４巻，ｐ８８５−８９４
【非特許文献２】
「バイオケミカル・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーション（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」，１９８４年，１２１巻，ｐ２０３−２０７
【非特許文献３】
「アーカイブズ・オブ・バイオケミストリ・アンド・バイオフィジクス（Ａｒｃｈｉｖｅｓ　ｏｆ　Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃｓ）」，１９９２年，２９６巻，ｐ１３７−１４３
【非特許文献４】
「ジャーナル・オブ・コンピューテーショナル・ケミストリ（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」，１９９８年，１９巻，ｐ１６３９−１６６２
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、標的アミノ酸配列の一次構造から、数学的手法によって従来よりも高い確実性をもって生理活性ペプチドを設計する手段を提供することである。本発明のさらなる目的は、標的アミノ酸配列のみならず、その標的アミノ酸配列を含む標的タンパク質自体をも考慮して好ましい生理活性ペプチドを設計する手段を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を行なった結果、標的アミノ酸配列に任意のアミノ酸指標、例えば、疎水度及び電気的特性に基づく指標等を当てはめて作成したプロファイル波形に対し、以下に詳述する相補性定義を満たす相補アミノ酸配列を順位付けして抽出することができる新規プログラムを独自に開発することに成功した。また、本発明者らは、標的タンパク質の標的部位が、１次構造上で離れて局在している複数の部分アミノ酸配列から構成される場合に、この標的部位に相互作用するアミノ酸配列の設計において特に有用である新規プログラムを独自に開発することにも成功した。
【００１４】
本発明者らはさらに、標的アミノ酸配列を含む標的タンパク質自体に対して、上記で抽出した相補アミノ酸配列が好ましい生理活性ペプチドとして作用し得るか否かを予測できる方法、プログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体及び装置を独自に開発し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
即ち、本発明は、以下の特徴を有するものである。
（１）標的アミノ酸配列と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計する方法であって、
（ａ１）標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付けるステップと、
（ｂ１）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｃ１）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、ステップ（ｂ１）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｄ１）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算するステップと、
（ｅ１）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータととともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｆ１）ステップ（ｅ１）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｇ１）抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを包含する、方法。
【００１６】
（２）該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、上記（１）の方法。
【００１７】
（３）該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、上記（１）または（２）の方法。
【００１８】
（４）１以上の所定のアミノ酸指標を使用してステップ（ａ１）〜（ｆ１）で抽出された所定の数の相補アミノ酸配列に対して、１以上の別のアミノ酸指標を使用してステップ（ｂ１）〜（ｆ１）を行なうということを１回以上繰り返すことにより、生理活性ペプチドとして抽出される相補アミノ酸配列候補をさらに絞り込むことを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の方法。
【００１９】
（５）標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計する方法であって、
（ａ１’）標的タンパク質中の標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付けるステップと、
（ｂ１’）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｃ１’）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、ステップ（ｂ１’）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｄ１’）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算するステップと、
（ｅ１’）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータととともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｆ１’）ステップ（ｅ１’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列候補を抽出するステップと、
（ｇ１’）抽出された相補アミノ酸配列候補について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｈ１’）相補アミノ酸配列候補を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｉ１’）ステップ（ｈ１’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｊ１’）抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを包含する、方法。
【００２０】
（６）該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、上記（５）の方法。
【００２１】
（７）該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、上記（５）または（６）の方法。
【００２２】
（８）１以上の所定のアミノ酸指標を使用してステップ（ａ１’）〜（ｆ１’）で抽出された所定の数の相補アミノ酸配列候補に対して、１以上の別のアミノ酸指標を使用してステップ（ｂ１’）〜（ｆ１’）を行なうということを１回以上繰り返すことによって相補アミノ酸配列候補を絞り込んだ後に、ステップ（ｇ１’）〜（ｉ１’）を行なうことを特徴とする、上記（５）〜（７）のいずれかに記載の方法。
【００２３】
（９）標的アミノ酸配列と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ１）標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付けるステップと、
（ｂ１）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｃ１）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、ステップ（ｂ１）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｄ１）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算するステップと、
（ｅ１）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータととともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｆ１）ステップ（ｅ１）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｇ１）抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【００２４】
（１０）該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、上記（９）のプログラム。
【００２５】
（１１）該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、上記（９）または（１０）のプログラム。
【００２６】
（１２）１以上の所定のアミノ酸指標を使用してステップ（ａ１）〜（ｆ１）で抽出された所定の数の相補アミノ酸配列に対して、１以上の別のアミノ酸指標を使用してステップ（ｂ１）〜（ｆ１）を行なうということを１回以上繰り返すことにより、生理活性ペプチドとして抽出される相補アミノ酸配列候補をさらに絞り込むことを特徴とする、上記（９）〜（１１）のいずれかに記載のプログラム。
【００２７】
（１３）標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ１’）標的タンパク質中の標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付けるステップと、
（ｂ１’）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｃ１’）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、ステップ（ｂ１’）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換するステップと、
（ｄ１’）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算するステップと、
（ｅ１’）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータととともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｆ１’）ステップ（ｅ１’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列候補を抽出するステップと、
（ｇ１’）抽出された相補アミノ酸配列候補について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｈ１’）相補アミノ酸配列候補を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｉ１’）ステップ（ｈ１’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｊ１’）抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【００２８】
（１４）該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、上記（１３）のプログラム。
【００２９】
（１５）該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、上記（１３）または（１４）のプログラム。
【００３０】
（１６）１以上の所定のアミノ酸指標を使用してステップ（ａ１’）〜（ｆ１’）で抽出された所定の数の相補アミノ酸配列候補に対して、１以上の別のアミノ酸指標を使用してステップ（ｂ１’）〜（ｆ１’）を行なうということを１回以上繰り返すことによって相補アミノ酸配列候補を絞り込んだ後に、ステップ（ｇ１’）〜（ｉ１’）を行なうことを特徴とする、上記（１３）〜（１５）のいずれかに記載のプログラム。
【００３１】
（１７）上記（９）〜（１６）のいずれかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【００３２】
（１８）標的アミノ酸配列と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するための装置であって、（イ）データ入力部と、（ロ）データ編集部と、（ハ）相補アミノ酸配列候補生成部と、（ニ）相補度計算部と、（ホ）相補アミノ酸配列候補記憶部と、（ヘ）相補アミノ酸配列探索部と、（ト）相補アミノ酸配列表示部とを備え、
該データ入力部は、（ａ１）標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付ける手段を含み、
該データ編集部は、（ｂ１）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換する手段を含み、
該相補アミノ酸配列候補生成部は、（ｃ１）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、ステップ（ｂ１）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換する手段を含み、
該相補度計算部は、（ｄ１）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算する手段を含み、
該相補アミノ酸配列候補記憶部は、（ｅ１）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータととともに記憶する手段を含み、
該相補アミノ酸配列探索部は、（ｆ１）手段（ｅ１）で記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該相補アミノ酸配列表示部は、（ｇ１）手段（ｆ１）で抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示する手段を含む、装置。
【００３３】
（１９）該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、上記（１８）の装置。
【００３４】
（２０）該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、上記（１８）または（１９）の装置。
【００３５】
（２１）標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するための装置であって、（イ）データ入力部と、（ロ）データ編集部と、（ハ）相補アミノ酸配列候補生成部と、（ニ）相補度計算部と、（ホ）相補アミノ酸配列候補記憶部と、（ヘ）相補アミノ酸配列探索部と、（ト）相補アミノ酸配列表示部とを備え、
該データ入力部は、（ａ１’）標的タンパク質中の標的アミノ酸配列の配列データ入力を受け付ける手段を含み、
該データ編集部は、（ｂ１’）１以上の所定のアミノ酸指標に従い、該標的アミノ酸配列を１以上の移動平均プロファイル波形に変換する手段を含み、
該相補アミノ酸配列候補生成部は、（ｃ１’）標的アミノ酸配列の相補アミノ酸配列候補を生成して、手段（ｂ１’）と同一の１以上のアミノ酸指標を使用して１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換する手段を含み、
該相補度計算部は、（ｋ１’）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算し、さらに標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算する手段を含み、
該相補アミノ酸配列候補記憶部は、（ｌ１’）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータおよび該分子間エネルギーパラメータとともに記憶する手段を含み、
該相補アミノ酸配列探索部は、（ｍ１’）手段（ｋ１’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該相補アミノ酸配列表示部は、（ｎ１’）該相補アミノ酸配列探索部によって抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示する手段を含む、装置。
【００３６】
（２２）該相補度パラメータが、該標的アミノ酸配列に対する移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の相補移動平均プロファイル波形との間の相関係数である、上記（２１）の装置。
【００３７】
（２３）該アミノ酸指標が、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、及び側鎖体積の相対的な大きさを表す指標から選ばれる１以上の指標である、上記（２１）または（２２）の装置。
【００３８】
（２４）さらに、ステップ（ｉ１’）とステップ（ｊ１’）との間において、
（Ｉ）ステップ（ｉ１’）で抽出されたアミノ酸配列に対しアミノ酸変異を導入したアミノ酸配列を生成するステップと、
（ＩＩ）ステップ（Ｉ）で生成されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ＩＩＩ）ステップ（ｉ１’）で抽出されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを対照として、ステップ（ＩＩ）で計算された分子間エネルギーパラメータを比較し、対照の分子間エネルギーパラメータよりも安定な分子間エネルギーパラメータを有するアミノ酸配列を抽出するステップとを含む、上記（１３）〜（１６）のいずれかのプログラム。
【００３９】
（２５）標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ２）標的タンパク質の標的部位と相互作用するタンパク質中の相互作用領域を特定するステップと、
（ｂ２）該相互作用領域から任意の長さのアミノ酸配列を抽出するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【００４０】
（２６）標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ２’）標的タンパク質の標的部位と相互作用するタンパク質中の相互作用領域を特定するステップと、
（ｂ２’）該相互作用領域から任意の長さのアミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｃ２’）抽出されたアミノ酸配列について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｄ２’）該アミノ酸配列を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｅ２’）ステップ（ｄ２’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数のアミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｆ２’）抽出されたアミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【００４１】
（２７）さらに、ステップ（ｅ２’）とステップ（ｆ２’）との間において、
（Ｉ）ステップ（ｅ２’）で抽出されたアミノ酸配列に対しアミノ酸変異を導入したアミノ酸配列を生成するステップと、
（ＩＩ）ステップ（Ｉ）で生成されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ＩＩＩ）ステップ（ｅ２’）で抽出されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを対照として、ステップ（ＩＩ）で計算された分子間エネルギーパラメータを比較し、対照の分子間エネルギーパラメータよりも安定な分子間エネルギーパラメータを有するアミノ酸配列を抽出するステップとを含む、上記（２６）のプログラム。
【００４２】
（２８）標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ３）一定の長さのアミノ酸配列を網羅的に生成し、その中からランダムにアミノ酸配列を選択して解析用ライブラリとして抽出するステップと、
（ｂ３）解析用ライブラリとして抽出された各アミノ酸配列について分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｃ３）ステップ（ｂ３）で計算された分子間エネルギーパラメータを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを生成するステップと、
（ｄ３）アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアを計算するステップと、
（ｅ３）ステップ（ｂ３）で計算された分子間エネルギーパラメータと該スコアとの間で相関解析を行い、回帰式を得るステップと、
（ｆ３）該回帰式を用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスに変換するステップと、
（ｇ３）アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスから、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値を計算するステップと、
（ｈ３）所定のアミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値以下のアミノ酸配列を抽出するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【００４３】
（２９）標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するためのプログラムであって、
（ａ３’）一定の長さのアミノ酸配列を網羅的に生成し、その中からランダムにアミノ酸配列を選択して解析用ライブラリとして抽出するステップと、
（ｂ３’）解析用ライブラリとして抽出された各アミノ酸配列について分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｃ３’）ステップ（ｂ３’）で計算された分子間エネルギーパラメータを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを生成するステップと、
（ｄ３’）アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアを計算するステップと、
（ｅ３’）ステップ（ｂ３’）で計算された分子間エネルギーパラメータと該スコアとの間で相関解析を行い、回帰式を得るステップと、
（ｆ３’）該回帰式を用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスに変換するステップと、
（ｇ３’）アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスから、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値を計算するステップと、
（ｈ３’）所定のアミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値以下のアミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｉ３’）抽出されたアミノ酸配列について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ｊ３’）該アミノ酸配列を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶するステップと、
（ｋ３’）ステップ（ｊ３’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数のアミノ酸配列を抽出するステップと、
（ｌ３’）ステップ（ｋ３’）によって抽出されたアミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示するステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【００４４】
（３０）さらに、ステップ（ｋ３’）とステップ（ｌ３’）との間において、
（Ｉ）ステップ（ｋ３’）で抽出されたアミノ酸配列に対しアミノ酸変異を導入したアミノ酸配列を生成するステップと、
（ＩＩ）ステップ（Ｉ）で生成されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算するステップと、
（ＩＩＩ）ステップ（ｋ３’）で抽出されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを対照として、ステップ（ＩＩ）で計算された分子間エネルギーパラメータを比較し、対照の分子間エネルギーパラメータよりも安定な分子間エネルギーパラメータを有するアミノ酸配列を抽出するステップとを含む、上記（２９）のプログラム。
【００４５】
（３１）標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するための装置であって、（イ２）相互作用領域特定部と、（ロ２）アミノ酸配列第１探索部と、（ハ２）分子間エネルギー計算部と、（ニ２）アミノ酸配列記憶部と、（ホ２）アミノ酸配列第２探索部と、（ヘ２）アミノ酸配列表示部とを備え、
該相互作用領域特定部は、（ａ２’）標的タンパク質の標的部位と相互作用するタンパク質分子中の相互作用領域を特定する手段を含み、
該アミノ酸配列第１探索部は、（ｂ２’）該相互作用領域から任意の長さのアミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該分子間エネルギー計算部は、（ｃ２’）抽出されたアミノ酸配列について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算する手段を含み、
該アミノ酸配列記憶部は、（ｄ２’）該アミノ酸配列を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶する手段を含み、
該アミノ酸配列第２探索部は、（ｅ２’）ステップ（ｄ２’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数のアミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該アミノ酸配列表示部は、（ｆ２’）抽出されたアミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示する手段を含む、装置。
【００４６】
（３２）標的タンパク質と相互作用し得る生理活性ペプチドを設計するための装置であって、（イ３）アミノ酸配列第１探索部と、（ロ３）分子間エネルギー第１計算部と、（ハ３）スコアマトリクス生成部と、（ニ３）スコア計算部と、（ホ３）回帰式形成部と、（ヘ３）マトリクス変換部と、（ト３）アミノ酸位置依存的エネルギー計算部と、（チ３）アミノ酸配列第２探索部と、（リ３）分子間エネルギー第２計算部と、（ヌ３）アミノ酸配列記憶部と、（ル３）アミノ酸配列第３探索部と、（オ３）アミノ酸配列表示部とを備え、
該アミノ酸配列第１探索部は、（ａ３’）一定の長さのアミノ酸配列を網羅的に生成し、その中からランダムにアミノ酸配列を選択して解析用ライブラリとして抽出する手段を含み、
該分子間エネルギー第１計算部は、（ｂ３’）解析用ライブラリとして抽出された各アミノ酸配列について分子間エネルギーパラメータを計算する手段を含み、
該スコアマトリクス生成部は、（ｃ３’）ステップ（ｂ３’）で計算された分子間エネルギーパラメータを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを生成する手段を含み、
該スコア計算部は、（ｄ３’）アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアを計算する手段を含み、
該回帰式形成部は、（ｅ３’）ステップ（ｂ３’）で計算された分子間エネルギーパラメータと該スコアとの間で相関解析を行い、回帰式を得る手段を含み、該マトリクス変換部は、（ｆ３’）該回帰式を用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスに変換する手段を含み、
該アミノ酸位置依存的エネルギー計算部は、（ｇ３’）アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスから、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値を計算する手段を含み、
該アミノ酸配列第２探索部は、（ｈ３’）所定のアミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値以下のアミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該分子間エネルギー第２計算部は、（ｉ３’）抽出されたアミノ酸配列について、標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算する手段を含み、
該アミノ酸配列記憶部は、（ｊ３’）該アミノ酸配列を、該分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶する手段を含み、
該アミノ酸配列探索部は、（ｋ３’）ステップ（ｊ３’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数のアミノ酸配列を抽出する手段を含み、
該アミノ酸配列表示部は、（ｌ３’）ステップ（ｋ３’）によって抽出されたアミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示する手段を含む、装置。
【００４７】
【発明の実施の形態】
先ず、本明細書で用いている語句及び方法について、１次スクリーニング、２次スクリーニング及び３次スクリーニングの順に説明する。なお、１次スクリーニングとしては複数の評価法を用いることができるが、標的タンパク質に応じたより適した評価法を適宜選択することができる。この選択は、標的タンパク質の種類、標的となるタンパク質の標的部位の特徴、既知のリガンド（タンパク質）が存在するか否か、その相互作用領域が特定されているか否かなどの観点から行なわれる。
【００４８】
Ｉ．１次スクリーニング
１次スクリーニングとしては、アミノ酸相補プロファイル波形評価、アミノ酸相互作用領域評価、及びアミノ酸位置依存的結合有意性評価による方法を用いることができる。アミノ酸相補プロファイル波形評価は、主として、連続するアミノ酸配列からなる標的部位に対して相互作用する生理活性ペプチドを設計するのに有用である。一方、アミノ酸相互作用領域評価及びアミノ酸位置依存的結合有意性評価は、連続するアミノ酸配列からなる標的部位に相互作用する生理活性ペプチドの設計に有用であるばかりでなく、標的タンパク質の標的部位が、１次構造上で離れて局在している複数の部分アミノ酸配列から構成される場合に、この標的部位に相互作用する生理活性ペプチドの設計にも有用である。具体的には、１次スクリーニングにおける設計手法は、標的タンパク質に応じて選択される。設計手法は、リガンド情報の有無、標的部位の連続・不連続、酵素又は表面にポケットを持つかどうかの３つの判断基準により、最も適切なものを選択することができる。それぞれについての概要を以下の表１に示し、さらに、それぞれについて、順番に説明する。
【００４９】
【表１】
2004081178.tif 000003
【００５０】
Ａ．アミノ酸相補プロファイル波形評価（相補ペプチドライブラリの生成）
アミノ酸相補プロファイル波形評価とは、標的アミノ酸配列の物理化学的なアミノ酸指標を基に、標的アミノ酸配列と相互作用するアミノ酸配列を有するペプチドを評価する方法である。この評価法は、標的タンパク質の標的部位が１つの連続するアミノ酸配列からなる場合に特に有用である。以下、アミノ酸相補プロファイル波形評価において用いられる用語及びこの評価の概要について述べる。
【００５１】
「標的アミノ酸配列」とは、相補アミノ酸配列の設計において標的となるアミノ酸配列をいう。即ち、本発明は、この「標的アミノ酸配列」に相互作用するアミノ酸配列（相補アミノ酸配列）からなる生理活性ペプチドを設計することを目的とする。好ましくは、標的アミノ酸配列は、創薬のターゲットとなる標的タンパク質（例えば、受容体、酵素等）中に見出されるアミノ酸配列である。
【００５２】
「相補アミノ酸配列」とは、本発明における相補（性）の定義を満たすアミノ酸配列をいう。
【００５３】
「相補（性）」とは、標的アミノ酸配列に任意のアミノ酸指標を当てはめたプロファイル波形に対し、移動平均により低域通過させた移動平均プロファイル波形に負の相関性を持つ相補移動平均プロファイル波形を近似するプロファイル波形をもつアミノ酸配列と標的アミノ酸配列との間の関係のことをいう。したがって、あるアミノ酸配列の移動平均プロファイル波形が、他のアミノ酸配列の移動平均プロファイル波形よりも、標的アミノ酸配列の相補移動平均プロファイル波形との相関係数Ｒ（以下に説明）が小さい場合、当該アミノ酸配列は、標的アミノ酸配列に「より相補的」である。
【００５４】
「プロファイル波形」とは、アミノ酸配列にアミノ酸指標を当てはめることにより生成される波形のことをいう。
【００５５】
「移動平均プロファイル波形」とは、プロファイル波形を所定のウィンドウ幅で移動平均させた波形をいう。標的アミノ酸配列に任意のアミノ酸指標を当てはめたプロファイル波形をＴｉとすると、任意（奇数）のウィンドウ幅ｗでの移動平均プロファイル波形ｘｊは、［式１］によって示される。
【００５６】
【数１】
2004081178.tif 000004
【００５７】
また、本明細書中では特に、相補アミノ酸配列の移動平均プロファイル波形を、「相補移動平均プロファイル波形」と呼ぶ。相補アミノ酸配列候補に任意のアミノ酸指標を当てはめたプロファイル波形をＣｉとすると、任意（奇数）のウィンドウ幅ｗでの相補移動平均プロファイル波形ｙｊは、［式２］によって示される。
【００５８】
【数２】
2004081178.tif 000005
【００５９】
「ウィンドウ（Ｗｉｎｄｏｗ）幅」とは、移動平均プロファイル波形を作成する際、プロファイル波形を足し合わせる範囲の幅をいう。ウィンドウ幅は、任意の奇数に設定可能であるが、通常は１〜１３、好ましくは３〜１３、より好ましくは５〜１１に設定される。
【００６０】
「アミノ酸指標」とは、アミノ酸の物理化学的特徴を数値化した指標のことをいう。アミノ酸指標は、現在までに４００種類以上蓄積されており、例えば、京都大学化学研究所が提供するデータベースＡＡｉｎｄｅｘなどから、これらの指標を検索することができる。これらのアミノ酸の指標は、疎水性、β構造形成のしやすさ、αヘリックス形成及びターン形成のしやすさ、並びに側鎖の物理化学的性質（例えば、側鎖体積の相対的な大きさ）の５つの特徴に大別できる（例えば、Ｔｏｍｉｉ　ａｎｄ　Ｋａｎｅｈｉｓａ，　Ｐｒｏｔｅｉｎ　Ｅｎｇ．，　９，　２７−３６　（１９９６）を参照のこと）。本発明において、プロファイル波形を生成する際のアミノ酸指標は、約４００種類から選択可能である。また、上記データベースは、当該プログラムに付帯して当該装置（後述）の記憶装置に格納されたものであってもよく、また、インターネットなどの通信によって参照可能な外部の記憶装置に格納されたものであってもよい。
【００６１】
本発明において用いられる好ましいアミノ酸指標の例としては、疎水度に基づく指標、電気的特性に基づく指標、α−ヘリックスおよびβ−シートのとりやすさを表す指標、側鎖体積の相対的な大きさを表す指標が挙げられるが、アミノ酸指標は、より好ましくは、疎水度に基づく指標及び電気的特性に基づく指標から選択される。疎水度に基づく指標としては、例えば、Ｋｙｔｅ−Ｄｏｏｌｉｔｔｌｅのｈｙｄｒｏｐａｔｈｙ　ｉｎｄｅｘ、Ｊｏｎｅｓらのｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ、およびＣｏｎｓｅｎｓｕｓ　Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ　ｓｃａｌｅ　［参考文献３］等が挙げられるが、特に、Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ　Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ　ｓｃａｌｅが好ましい。また、電気的特性に基づく指標とは、分子の分極度合、静電的な相互作用を表す指標をいい、例えば、ＦａｕｃｈｅｒｅらのＬｏｃａｌｉｚｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｅｆｆｅｃｔ、ＧｒａｎｔｈａｍらのＰｏｌａｒｉｔｙ、およびＥｌｅｃｔｒｏｎ−ｉｏｎ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ（ＥＩＩＰ）［参考文献４］等が挙げられるが、特に、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｉｏｎ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ（ＥＩＩＰ）が好ましい　［参考文献４］。
【００６２】
「相補度パラメータ」とは、標的アミノ酸配列の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列の相補移動平均プロファイル波形との間の相補性を示す値をいう。相補度パラメータの一例は、以下［式３］に示される相関係数Ｒである。
【００６３】
【数３】
2004081178.tif 000006
【００６４】
ここで、移動平均プロファイル波形の平均値は、［式４］で示される。
【００６５】
【数４】
2004081178.tif 000007
【００６６】
また、相補移動平均プロファイル波形の平均値は、［式５］で示される。
【００６７】
【数５】
2004081178.tif 000008
【００６８】
当業者は、上記［式３］の相関係数に加え、上記［式３］から誘導される数式より算出される値を相補度パラメータとして使用することができる。
【００６９】
「平均値パラメータ（Ｐａｖｅ）」とは、（ｉ）以下［式６］に示される、標的アミノ酸配列のプロファイル波形の平均値
【００７０】
【数６】
2004081178.tif 000009
【００７１】
または（ｉｉ）以下［式７］に示される、使用したアミノ酸指標の平均値
【００７２】
【数７】
2004081178.tif 000010
【００７３】
をいう。
【００７４】
「フィルター値」とは、相補アミノ酸配列候補数を絞り込むために設定される値をいうが、本発明では、特に、相補度パラメータに関するフィルター値および平均値パラメータに関するフィルター値が利用される。
【００７５】
相補度パラメータに関するフィルター値としては、例えば、相関係数フィルター値Ｒｔ（この値Ｒｔに基づき、Ｒ＜Ｒｔに該当する相関係数Ｒを有する相補アミノ酸配列候補のみが選択される）が利用される。好ましくは、標的アミノ酸配列の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列の相補移動平均プロファイル波形との間には負の相関性が必要とされる。従って、相関係数フィルター値Ｒｔは、−１以上の任意の負の数に設定可能であるが、好ましくはＲｔ≦−０．９に設定される。なお、相補度パラメータに関するフィルター値は、相補度パラメータの計算前に予め設定されていてもよいし、計算の後に適宜設定してもよい。
【００７６】
また、平均値パラメータに関するフィルター値として、Ｐａｖｅフィルター値ａ，ｂが設定される。この値ａ，ｂに基づき、ａ＜Ｐａｖｅ＜ｂに該当するＰａｖｅを有する相補アミノ酸配列候補のみが選択される。なお、Ｐａｖｅが疎水度の高い値をとる場合には、得られる生理活性ペプチドが不溶性になり実験が困難になるので、ａ，ｂの値は、好ましくは、親水度が高い値に設定される。なお、Ｐａｖｅフィルター値は、Ｐａｖｅの計算前に予め設定されていてもよいし、Ｐａｖｅ計算の後に適宜設定してもよい。
【００７７】
フィルター値として、相関係数フィルター値Ｒｔのみを用いてもよいが、好ましくは、Ｐａｖｅフィルター値ａ，ｂがさらに用いられる。この場合には、条件式は以下の通りである。
【００７８】
【数８】
2004081178.tif 000011
【００７９】
本評価法によって選択されたアミノ酸配列（相補ペプチドライブラリ）は、好ましくは、後述の２次スクリーニングに供される。
【００８０】
Ｂ．アミノ酸相互作用領域評価（断片化ペプチドライブラリの生成）
アミノ酸相互作用領域評価とは、標的タンパク質と相互作用するタンパク質の一次構造（アミノ酸配列）情報を利用して、標的タンパク質に結合しうるペプチドを設計する方法をいう。この評価法は、標的タンパク質に相互作用する、若しくは相互作用が予測されるタンパク質の一次構造（アミノ酸配列）が既知である場合に特に有用である。以下、アミノ酸相互作用領域評価において用いられる用語及びこの評価の概要について述べる。
【００８１】
標的タンパク質の標的部位と相互作用するタンパク質中の「相互作用領域」については、ある標的タンパク質と相互作用しうる領域が既に特定されているタンパク質が存在する場合には、その領域を選択する。１つのタンパク質内に複数の相互作用領域が存在する場合には、それらの複数の領域を相互作用領域として選択する。ある標的タンパク質と相互作用し得るタンパク質が複数知られている場合には、これらのタンパク質から複数の相互作用領域を取得することもできる。一方、標的タンパク質と相互作用するタンパク質自体は既知であるが、その相互作用する領域が特定されていない場合には、当該分野で周知の方法（例えば、ＲＢＤ法［参考文献５］）によってこの領域を選択することができる。尚、ある標的タンパク質と相互作用するタンパク質自体が未知の場合にも本評価法は適用可能であるが、好ましくは、ある標的タンパク質と相互作用するタンパク質自体が既知の場合に本評価法は適用される。
【００８２】
本評価法において抽出されるアミノ酸配列の長さ（即ち、アミノ酸残基の数）としては、上記の相互作用領域の全長以内であれば、任意の長さのアミノ酸配列を抽出することが可能であるが、好ましくは、３〜７個のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列、より好ましくは４個のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を抽出することができる。なお、アミノ酸配列の抽出は網羅的に行なわれる。例えば、Ｘ個のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を抽出する場合には、上記の相互作用領域のＮ末端からＣ末端にかけて、Ｎ−Ｘ＋１個のアミノ酸配列が抽出され、断片化ペプチドライブラリとして格納される。また、抽出されるアミノ酸配列の長さは統一してもよいが、変動させてもよい。例えば、Ｘ個のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を、相互作用領域から網羅的にＮ−Ｘ＋１個抽出し、Ｘ’個（Ｘとは異なる数）のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を、同じ相互作用領域から重複して網羅的にＮ−Ｘ’＋１個抽出して、長さの異なるアミノ酸配列を断片化ペプチドライブラリに格納してもよい。本評価法によって抽出されたアミノ酸配列（断片化ペプチドライブラリ）は、後述の２次スクリーニングによって選択される。
【００８３】
Ｃ．アミノ酸位置依存的結合有意性評価（位置スコアペプチドライブラリの生成）
アミノ酸位置依存的結合有意性評価は、千〜数十万にも及ぶアミノ酸配列を含むペプチドライブラリからランダムにわずか数％のアミノ酸配列を取得し、標的タンパク質との相互作用エネルギーを評価することにより、高速なΔＧ計算を可能とするスコアマトリクスを構築し、ペプチド設計を実施することを特徴とする。なお、この評価法は、基質特異性が似ている複数のタンパク質が存在する場合に、このうちの１つのタンパク質を標的タンパク質として選択し、この標的タンパク質に特異性が高いペプチドを設計することもできる。
【００８４】
本評価法は、任意の標的タンパク質に対して適用可能であるが、好ましくは、標的タンパクとして分子表面にポケットを持ち、かつ結合に伴う構造変化が少ないと考えられる酵素など（例えば、ペプチダーゼ）に対して適用される。これはスコアマトリクスの作成の際、位置依存的なアミノ酸出現頻度をその基盤としているところに由来している。すなわち、本評価法は、ペプチドとの結合の際、限定された骨格及び結合様式を必要とするものに対して好ましい。
【００８５】
「解析用ライブラリ」は、一定の長さのアミノ酸配列（即ち、特定の数のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列）を網羅的に生成したものからランダムに抽出されたアミノ酸配列の集合からなる。解析用ライブラリに含まれるアミノ酸配列の数は、網羅的に生成された一定の長さのアミノ酸配列の総数に対して数％でよい。例えば、Ｘ個のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を設計する場合には、２０Ｘの組み合わせを網羅的に生成し、生成された２０Ｘ個のアミノ酸配列から数％をランダムに選択して解析用ライブラリとして使用する。また、解析用ライブラリとして選択されるアミノ酸配列の数は、特定の数に限定されるものではなく、適宜設定可能である。なお、本評価で設計可能なアミノ酸配列の長さは特に限定されないが、２〜１０個のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列が好ましく、３〜５個のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列がより好ましい。また、「解析用ライブラリ」の妥当性を評価するために、「評価用ライブラリ」の生成も必要に応じて行なわれる。「評価用ライブラリ」としては、網羅的に生成されたアミノ酸配列のうち、「解析用ライブラリ」に用いられたアミノ酸配列を除いたものから選択される。「評価用ライブラリ」として用意されるアミノ酸配列の数は、特に限定されないが、「解析用ライブラリ」として用意されるアミノ酸配列の数よりも少ない数に設定される。
【００８６】
「分子間エネルギーパラメータ」については、後述の「ＩＩ．２次スクリーニング」に記載したものと同義であり、その計算についても後述の方法と同様に行なわれる。
【００８７】
「アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクス」とは、アミノ酸出現頻度に基づいて生成されたマトリクスであるならばいかなるものをも意味する。「アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクス」の例は、下記［式９］に従い生成されるＰＳＳマトリクス（Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｓｃｏｒｅ−ＭＡＴＲＩＸ）である。なお、ａｉｊは、解析用ライブラリに含まれる全ペプチド群中のポジションｊにおけるアミノ酸ｉの出現回数を示し、ｂｉｊは、解析用ライブラリに含まれる閾値ΔＧ以下のペプチド群中のポジションｊにおけるアミノ酸ｉの出現回数である。なお、上記では、閾値ΔＧは、予め設定されていてもよいが、後述する方法で設定されてもよい。
【００８８】
【数９】
2004081178.tif 000012
【００８９】
「アミノ酸出現頻度に基づくスコア」は、上記「アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクス」に従って計算されるものを意味し、その一例は、下記［式１０］によって計算されるＰＳＳ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｓｃｏｒｅ）である［参考文献６］。なお、下記［式１０］において、ｎは、決定されるべきアミノ酸の数を示し、Ｃｉｊは、２０×ｎのマトリクスであり、０若しくは１の値で構成される。また、任意のアミノ酸配列中のポジションｊにおけるアミノ酸ｉと一致する要素は１、不一致の要素は０とする。
【００９０】
【数１０】
2004081178.tif 000013
【００９１】
「アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクス」とは、解析用ライブラリとして抽出された各アミノ酸配列について計算された「分子間エネルギーパラメータ」と「アミノ酸出現頻度に基づくスコア」との間の相関解析で得られた回帰式を用いて、「アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクス」を変換したものをいう。一例は、ＰＳＧマトリクス（Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　ΔＧ−ＭＡＴＲＩＸ）である。なお、「アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクス」に変換する際に、好ましくは、定数項は各ポジションに均一に分配される。
【００９２】
「アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値」とは、上記「アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクス」によって計算されるものであり、その一例は、下記式［式１１］によって計算されるＰＳＧ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　ΔＧ）であるが、自由エネルギーと同義のパラメータをも使用可能である。なお、下記［式１１］において、ＰＳＧｉｊはＰＳＧマトリクス中のｉｊの要素を示す。
【００９３】
【数１１】
2004081178.tif 000014
【００９４】
本評価法によって選択されたアミノ酸配列（位置スコアペプチドライブラリ）は、好ましくは、後述の２次スクリーニングに供される。
【００９５】
ＩＩ．２次スクリーニング
「分子間エネルギーパラメータ」とは、相補アミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との間の分子間エネルギーに基づくパラメータをいう。分子間エネルギーパラメータは、当該分野で公知である任意の方法により算出される分子間エネルギーに関するパラメータを意味する。当該分野で公知である任意の方法により算出される分子間エネルギーパラメータとしては、例えば、ＭＭ３［参考文献７］、Ａｍｂｅｒ［参考文献９］、Ｃｈａｒｍｍ［参考文献１０］力場によって算出されるものが挙げられる。好ましくは、分子間エネルギーパラメータとして、Ａｍｂｅｒ力場を用いた分子間エネルギー（Ｅｍｏｌ）および阻害定数（Ｋｉ）が利用される。
【００９６】
「分子間エネルギー（Ｅｍｏｌ）」は、下記［式１２］（Ａｍｂｅｒ力場［参考文献９、１１］を利用）によって計算される。
【００９７】
【数１２】
2004081178.tif 000015
【００９８】
ここで、好ましくは、［式１２］の各係数は、Ａｍｂｅｒ力場により経験的パラメータとして与えられているものである。
【００９９】
「阻害定数（Ｋｉ）」は、下記［式１３］によって計算される。
【０１００】
【数１３】
2004081178.tif 000016
【０１０１】
なお、ΔＧは、標的タンパク質の標的部位と相補アミノ酸配列からなるペプチド候補との間での複合体生成によるものであり、当該分野で公知の任意のエネルギー関数を用いて計算されるが、好ましくは、ＡｕｔｏＤｏｃｋエネルギー関数［参考文献２］を用いて計算される。
【０１０２】
標的タンパク質の標的部位に対して好ましい生理活性ペプチドは、任意の分子間エネルギーパラメータに対して設定される閾値条件を満たすことが必要とされる。好ましくは、分子間エネルギーパラメータとして上記Ｅｍｏｌ又はＫｉが利用される場合、以下の［式１４］又は［式１５］のいずれかを満たすことが必要とされる。
【０１０３】
【数１４】
2004081178.tif 000017
【０１０４】
又は
【０１０５】
【数１５】
2004081178.tif 000018
【０１０６】
これまで１次スクリーニング、２次スクリーニングについて述べてきたが、以降は、２次スクリーニングで得られたアミノ酸配列を有するペプチドを、便宜上「リードペプチド」と呼ぶこともある。
【０１０７】
ＩＩＩ．３次スクリーニング
３次スクリーニングとして、「アミノ酸変異ΔＥ（例えば、ΔＧ）評価」によってリードペプチドの変異を実施することができる。アミノ酸変異ΔＥ評価とは、リードペプチドを構成する各アミノ酸を、それ以外のアミノ酸に置換して変異ペプチドを作成し、この変異ペプチドと標的タンパク質とのΔＥｍｕｔａｎｔ（例えば、ΔＧｍｕｔａｎｔ）を計算して、変異ペプチドを評価する方法をいう。例えば、２次スクリーニングで得られたペプチドが４個のアミノ酸残基から構成され、このうち１個のアミノ酸残基のみを他の天然アミノ酸に置換する場合には、４×１９個の変異ペプチドを網羅的に作成し、これらの変異ペプチドと標的タンパク質とのΔＥｍｕｔａｎｔ（例えば、ΔＧｍｕｔａｎｔ）をそれぞれ計算する。ΔＥｍｕｔａｎｔ（例えば、ΔＧｍｕｔａｎｔ）の計算は、２次スクリーニングでの計算と同様に、当該分野で公知の任意のエネルギー関数を用いて計算されるが、好ましくは、ＡｕｔｏＤｏｃｋエネルギー関数を用いて計算される。一例では、ΔＥとして結合自由エネルギーを用いる場合、各変異ペプチドについて得られたΔＧｍｕｔａｎｔとリードペプチドのΔＧｌｅａｄとの差であるΔΔＧを下記［式１６］により計算する。
【０１０８】
【数１６】
2004081178.tif 000019
【０１０９】
上記式から、ΔΔＧが負になる変異ペプチドは、リードペプチドに比べて、標的タンパク質とより安定な複合体を形成すること、並びにΔΔＧが正になる変異ペプチドは、リードペプチドと比べて、標的タンパク質とより不安定な複合体を形成することが理解される。従って、３次スクリーニングにおいては、ΔΔＧが負となるようなアミノ酸変異の導入が好ましい。尚、上記の例示では、リードペプチドを構成するアミノ酸残基のうち１個のアミノ酸残基のみを置換したが、ΔΔＧが負になるアミノ酸変異を組み合わせて、２個又は３個のアミノ酸残基の置換を実施してもよい。上述のごとく３次スクリーニングを行なうことにより、より最適な生理活性ペプチドを設計することができる。
【０１１０】
アミノ酸の置換では、リードペプチド中の各アミノ酸を、それ以外の１９種類の天然アミノ酸に置換することができる。また、天然アミノ酸以外にも、さらに、任意のα−アミノ酸、β−アミノ酸、γ−アミノ酸などの非天然アミノ酸で置換することもできる。但し、α−アミノ酸以外での置換は、主鎖の配置に変化をもたらす可能性が高いため、任意の非天然α−アミノ酸での置換が好ましい。また、Ｌ体、Ｄ体のいずれのアミノ酸にも置換可能である。
【０１１１】
また、このアミノ酸の置換は、「アミノ酸の側鎖の最適化」という観点から捉えることもできる。例えば、１次スクリーニング、２次スクリーニングを経て上記「アミノ酸変異ΔＥ（例えば、ΔＧ）評価」を行い、ある標的タンパク質の標的部位に対して最も好ましいペプチドＡｌａ−Ｃｙｓ−Ｐｈｅ−Ｖａｌが得られたと仮定する。このような場合、このペプチドＡｌａ−Ｃｙｓ−Ｐｈｅ−Ｖａｌをベースにしてより好ましいペプチドを得るために、このペプチドを構成する各アミノ酸の側鎖について再検証することも可能である。具体的には、Ｍｅｔの側鎖（−ＣＨ２ＣＨ２ＳＣＨ３）において水素原子の代わりにハロゲン原子を導入した側鎖やさらなる基を導入した側鎖について、上記「アミノ酸変異ΔＥ（例えば、ΔＧ）評価」を行い、より適切な変異ペプチドを得ることも可能である。上記では例としてＭｅｔの側鎖の変異について述べたが、もちろん、Ｍｅｔ以外の天然アミノ酸の側鎖、及び非天然アミノ酸（好ましくは、非天然α−アミノ酸）の側鎖についても同様に再検証することが可能である。一般論として、ある程度大きなタンパク質の場合には、アミノ酸置換は天然アミノ酸に制限されやすい。なぜならば、実際にそのようなタンパク質を合成する場合、ＤＮＡのコード領域を変異し、細胞系や無細胞系による翻訳によって変異（置換）タンパク質を合成するからである。しかし、低分子ペプチドの場合は、そのペプチドを構成するアミノ酸の種類は天然アミノ酸に制限されない。なぜなら、低分子ペプチドは固相合成によって容易に合成可能であり、原料となるアミノ酸の供給さえ可能であれば、天然アミノ酸や非天然アミノ酸に限らず重合反応は容易だからである。従って、「アミノ酸変異ΔＥ（例えば、ΔＧ）評価」を行なう３次スクリーニングは、アミノ酸側鎖をより最適化し、さらに特異性の高い生理活性ペプチドの取得を可能にする。
【０１１２】
なお、「Ｉ．１次スクリーニング」、「ＩＩ．２次スクリーニング」、「ＩＩＩ．３次スクリーニング」の中で挙げた特定の式はあくまで例示であり、それと同義の式やそれから誘導される式も全て各計算において本発明で利用されるものとする。
【０１１３】
以下、本発明を詳述する。
本発明の方法は、上記（１）に示すとおり、上記（ａ１）〜（ｇ１）のステップを有するものであればよく、また、上記（５）に示すとおり、上記（ａ１’）〜（ｉ１’）のステップを有するものであればよい。
【０１１４】
これら本発明による方法を実施するための具体的な手段・形態は限定されないが、処理すべきデータ量が膨大であることを考慮すれば、上記（９）〜（１２）、および上記（１３）〜（１６）に挙げた、本発明によるプログラムによるコンピュータ処理が最も好ましい実施形態である。本発明によるプログラムに含まれる処理ステップは、本発明による方法の発明の各ステップの技術的思想と等しい。よって、以下に、本発明によるプログラムを詳細に説明することによって、本発明による方法をも同時に説明するものとする。
【０１１５】
本発明のプログラムは、標的アミノ酸配列と相互作用する生理活性ペプチドの設計、および標的タンパク質と相互作用する生理活性ペプチドの設計（即ち、標的アミノ酸配列のみならず、標的タンパク質の標的部位に存在する他のアミノ酸配列との相互作用をも考慮する生理活性ペプチドの設計）という観点から大きく２つに分けることができる。一方は、上記（９）〜（１２）に示すプログラムであり、これは、標的アミノ酸配列と相互作用する生理活性ペプチドの設計を行うものである。特に、上記（９）のプログラムに含まれる上記（ａ１）〜（ｆ１）のステップを「１次スクリーニング」と呼ぶこともできる。
【０１１６】
また、本発明によるプログラムのうち、他方は、上記（１３）〜（１６）に示すプログラムであり、これは、標的タンパク質と相互作用する生理活性ペプチドの設計を行うものである。特に、上記（１３）に含まれる上記（ａ１’）〜（ｆ１’）のステップを「１次スクリーニング」と呼び、さらに上記（ｇ１’）〜（ｉ１’）のステップを「２次スクリーニング」と呼ぶこともできる。これら、「１次スクリーニング」と「２次スクリーニング」とを組み合わせることによって、標的タンパク質の標的部位に対してより適切な生理活性ペプチドを取得することが可能になる。
【０１１７】
さらに、上記（１３）〜（１６）のプログラムに対し、上記（２４）に含まれる上記（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のステップを組み合わせることもできる。この上記（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のステップを「３次スクリーニング」と呼ぶこともできる。「１次スクリーニング」、「２次スクリーニング」にさらに「３次スクリーニング」を組み合わせることによって、より標的タンパク質の標的部位に対して特異性の高い生理活性ペプチドを取得することが可能になる。
【０１１８】
別の局面では、本発明は、上記（２５）及び（２６）のプログラムを提供する。なお、上記（２５）のプログラムに含まれる上記（ａ２）〜（ｂ２）のステップを「１次スクリーニング」と呼ぶこともできる。また、上記（２６）のプログラムに含まれる上記（ａ２’）〜（ｂ２’）のステップを「１次スクリーニング」と呼ぶことができ、さらに、上記（ｃ２’）〜（ｅ２’）のステップを「２次スクリーニング」と呼ぶことができる。なお、上記（２６）のプログラムに、上記（２７）に含まれる上記（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のステップ（「３次スクリーニング」）を組み合わせることもできる。
【０１１９】
さらに別の局面では、本発明は、上記（２８）及び（２９）のプログラムを提供する。なお、上記（２８）のプログラムに含まれる上記（ａ３）〜（ｈ３）のステップを「１次スクリーニング」と呼ぶこともできる。また、上記（２９）のプログラムに含まれる上記（ａ３’）〜（ｈ３’）のステップを「１次スクリーニング」と呼ぶことができ、さらに、上記（ｉ２’）〜（ｋ２’）のステップを「２次スクリーニング」と呼ぶことができる。なお、上記（２９）のプログラムに、上記（３０）に含まれる上記（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のステップ（「３次スクリーニング」）を組み合わせることもできる。
【０１２０】
本発明における生理活性ペプチド設計の一例を図１に示し、さらに本発明のシステム全体を図２に示す。なお、図１及び図２には２次スクリーニングが記載されているが、この２次スクリーニングは、必要に応じて行なわれるものであり、さらに図２に記載されている３次スクリーニングを併用してもよい。
【０１２１】
本発明において、１次スクリーニングは、３種類のプログラムから構成されており、標的タンパク質の性質等に応じて使い分けられる。一方、２次スクリーニングは、全て共通したプログラムであり、また、３次スクリーニングも全て共通したプログラムである。先ず、１次スクリーニングの選択について説明する。
【０１２２】
図３は、１次スクリーニングの選択におけるプログラムフローを示すフローチャートである。１次スクリーニングの種類としては、リガンド情報の有無、標的部位の連続・不連続、酵素又は表面にポケットを持つかどうかの３つの判断基準により、最も適切なものを選択することができる。以下、１次スクリーニングの選択について、図３のステップ５０１〜５０６を参照して詳細に説明する。
【０１２３】
図３のステップ５０１は、ある標的タンパク質に対してリガンドとなるペプチドが存在するか否かを判断するステップである。即ち、ある標的タンパク質に対するリガンドが未知である場合には、図３のステップ５０２に進み、リガンドが既知である場合には、図３のステップ５０４に進む。
【０１２４】
図３のステップ５０２は、標的タンパク質の標的部位が、連続するアミノ酸配列から主に構成されているか否かを判断するステップである。標的タンパク質の標的部位が、例えば、結晶構造の解析により解明されている場合は、その情報をもとにして判断する。標的タンパク質の標的部位が未知の場合は、例えば、当該分野で公知の立体構造予測プログラムによって判断する。その結果、標的タンパク質の標的部位が、不連続なアミノ酸配列から構成される場合には、アミノ酸位置依存的結合有意性評価が１次スクリーニングとして行なわれる。一方、標的タンパク質の標的部位が、連続するアミノ酸配列から主に構成される場合には、図３のステップ５０３へと進む。
【０１２５】
図３のステップ５０３は、標的タンパク質が、酵素であるか否か、又は表面にポケットを持つタンパク質であるか否かを判断するステップである。表面にポケットを持つタンパク質としては、例えば、受容体が挙げられる。また、標的タンパク質の種類（例えば、酵素、受容体等）が未知である場合には、例えば、相同性検索によって、その標的タンパク質の種類を予測することができる。図３のステップ５０３において、標的タンパク質が、酵素でも、表面にポケットを持つタンパク質でもないと判断された場合には、１次スクリーニングとしてアミノ酸相補プロファイル波形評価が用いられる。一方、標的タンパク質が、酵素、又は表面にポケットを持つタンパク質のいずれかであると判断された場合には、１次スクリーニングとして、アミノ酸相補プロファイル波形評価又はアミノ酸位置依存的結合有意性評価が用いられるが、好ましくは、アミノ酸位置依存的結合有意性評価が用いられる。
【０１２６】
図３のステップ５０４は、標的タンパク質の標的部位が、連続するアミノ酸配列から主に構成されているか否かを判断するステップである。なお、図３のステップ５０４では、図３のステップ５０２と同様にして判断される。その結果、標的タンパク質の標的部位が、不連続なアミノ酸配列から構成されると判断される場合には、図３のステップ５０５に進む。一方、標的タンパク質の標的部位が、連続するアミノ酸配列から主に構成されると判断される場合には、図３のステップ５０６へと進む。
【０１２７】
図３のステップ５０５は、標的タンパク質が、酵素であるか否か、又は表面にポケットを持つタンパク質であるか否かを判断するステップである。図３のステップ５０５では、図３のステップ５０３と同様にして判断される。標的タンパク質が、酵素でも、表面にポケットを持つタンパク質でもないと判断された場合には、１次スクリーニングとしてアミノ酸相互作用領域評価が用いられる。一方、標的タンパク質が、酵素、又は表面にポケットを持つタンパク質のいずれかであると判断された場合には、１次スクリーニングとして、アミノ酸相互作用領域評価又はアミノ酸位置依存的結合有意性評価が用いられるが、好ましくは、アミノ酸相互作用領域評価が用いられる。
【０１２８】
図３のステップ５０６は、標的タンパク質が、酵素であるか否か、又は表面にポケットを持つタンパク質であるか否かを判断するステップである。図３のステップ５０６では、図３のステップ５０３と同様にして判断される。標的タンパク質が、酵素でも、表面にポケットを持つタンパク質でもないと判断された場合には、１次スクリーニングとして、アミノ酸相補プロファイル波形評価又はアミノ酸相互作用領域評価が用いられるが、好ましくは、アミノ酸相互作用領域評価が用いられる。一方、標的タンパク質が、酵素、又は表面にポケットを持つタンパク質のいずれかであると判断された場合には、１次スクリーニングとして、アミノ酸相補プロファイル波形評価、アミノ酸相互作用領域評価又はアミノ酸位置依存的結合有意性評価のいずれを用いてもよいが、好ましくは、アミノ酸相互作用領域評価又はアミノ酸位置依存的結合有意性評価が用いられ、より好ましくは、アミノ酸相互作用領域評価が用いられる。
【０１２９】
以下、１次スクリーニングに関しては、図４のステップ１０１〜１１１（アミノ酸相補プロファイル波形評価）、図６のステップ３０１〜３０２（アミノ酸相互作用領域評価）及び図８のステップ４０１〜４０８（アミノ酸位置依存的結合有意性評価）を参照して説明する。２次スクリーニングに関しては、図４のステップ１１２以降を参照して説明する。また、３次スクリーニングに関しては、図５のステップ２０１〜２０４を参照して説明する。
【０１３０】
図４は、上記（９）および（１３）のプログラムフローを示すフローチャートである。先ず、上記（９）のプログラムについて以下に詳述する。
【０１３１】
上記ステップ（ａ１）は、図４のフローチャートにおけるステップ１０１に対応する。データ入力手段としては、例えば、タッチパネル、キーボード、マウス等が挙げられる。他の入力手段として、ペンタブレット、音声入力装置などを用いることもできる。入力される標的アミノ酸配列としては、リガンド結合部位、基質結合部位、タンパク質間相互作用部位等のアミノ酸配列が適宜選択される。当業者は、あるタンパク質に関するＸ線解析データに基づき、又はあるタンパク質に関する一般的なタンパク質立体構造予測プログラム等の予測に基づき、標的アミノ酸配列を適宜選択し、その配列データを入力することができる。また、上記のような手法によらず仮想的に設定したアミノ酸配列（即ち、任意のアミノ酸配列）を標的アミノ酸配列としてデータ入力してもよい。
【０１３２】
上記（９）のプログラムは、図４のフローチャートに示すステップ１０２に対応するステップを含んでいないが、必要に応じて図４のステップ１０２に対応するステップを含むことができる。図４のステップ１０２では、１以上のアミノ酸指標、およびウィンドウ幅の入力が可能であり、具体的には記載されてはいないものの、相補度パラメータのフィルター値（例えば、相関係数フィルター値Ｒｔ）、Ｐａｖｅフィルター値ａ，ｂ、分子間エネルギーパラメータの閾値（例えば、
【０１３３】
【数１７】
2004081178.tif 000020
【０１３４】
）等の入力を受け付けることもできる。入力手段としては、図４のステップ１０１で用いた入力手段と同様のものを使用できる。これらのパラメータは、操作時に逐一ユーザーが選択入力する形式であっても、予め初期値が設定されており、所望によりユーザーが変更し得る形式であってもよい。
【０１３５】
上記ステップ（ｂ１）は、図４のステップ１０３に対応する。上記ステップ（ｂ１）では、図４のステップ１０２で設定されている１以上のアミノ酸指標に従って、図４のステップ１０１で入力された標的アミノ酸配列の配列データから１以上のプロファイル波形を生成し、次いで１以上の移動平均プロファイル波形に変換する（図４のステップ１０３）。具体的には、得られた標的アミノ酸配列について上記［式１］で示される演算処理を実行する。標的アミノ酸配列に関する１以上の移動平均プロファイル波形のデータは、図４のステップ１０７へと送られる。
【０１３６】
上記ステップ（ｃ１）は、図４のステップ１０４、ステップ１０５に対応する。上記ステップ（ｃ１）では、相補アミノ酸配列候補が生成され（図４のステップ１０４）、生成された相補アミノ酸配列について、図４のステップ１０２で設定されている１以上のアミノ酸指標に従って１以上のプロファイル波形が生成され、次いで１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換される（図４のステップ１０５）。具体的には、得られた相補アミノ酸配列候補について上記［式２］で示される演算処理を実行する。相補アミノ酸配列候補に関する１以上の相補移動平均プロファイル波形のデータは、相補度パラメータの計算のために、図４のステップ１０７へと送られる。
【０１３７】
上記（９）のプログラムは、図４のステップ１０６に対応するステップを含んでいないが、必要に応じて図４のステップ１０６に対応するステップを含むことができる。標的アミノ酸配列のアミノ酸残基数がｎの場合、２０ｎ個の相補アミノ酸配列候補が生成され、それらのそれぞれが１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換されるまで、図４のステップ１０６は、図４のステップ１０４、ステップ１０５を繰り返すように指令する。２０ｎ個の相補アミノ酸配列候補が生成され、それらのそれぞれが１以上の相補移動平均プロファイル波形に変換された場合には、相補アミノ酸配列候補の生成（図４のステップ１０４）およびそれに伴う相補移動平均プロファイル波形の生成（図４のステップ１０５）が終了する。
【０１３８】
上記ステップ（ｄ１）は、図４のステップ１０７に対応する。上記ステップ（ｄ１）では、同一のアミノ酸指標に由来する１以上の相補度パラメータ（例えば、［式３］で示される相関係数）が、標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算される（図４のステップ１０７）。
【０１３９】
例えば、標的アミノ酸配列の移動平均プロファイル波形および相補アミノ酸配列の相補移動平均プロファイル波形への変換の際に、１つのアミノ酸指標のみを使用した場合には、１つの相補度パラメータのみが図４のステップ１０７で算出される。
【０１４０】
また、標的アミノ酸配列の移動平均プロファイル波形および相補アミノ酸配列の相補移動平均プロファイル波形への変換の際に、２以上のアミノ酸指標を使用した場合には、２以上の相補度パラメータが図４のステップ１０７で算出される。
【０１４１】
上記（９）のプログラムは、図４のステップ１０８に対応するステップを含んでいないが、必要に応じて図４のステップ１０８に対応するステップを含むことができる。図４のステップ１０８では、使用された１以上のアミノ酸指標に基づいて１以上の平均値パラメータが算出される。
【０１４２】
上記ステップ（ｅ１）は、図４に具体的には示されていない。しかし、上記ステップ（ｅ１）を、図４のステップ１０８とステップ１０９との間に含むことができる。上記ステップ（ｅ１）では、相補アミノ酸配列候補が、図４のステップ１０７で算出された１以上の該相補度パラメータ（必要に応じて、図４のステップ１０８で算出された１以上の平均値パラメータ）とともに記憶手段に記憶される。
【０１４３】
上記ステップ（ｆ１）は、図４のステップ１０９に対応する。上記ステップ（ｆ１）では、図４のステップ１０７で算出された１以上の相補度パラメータ（必要に応じて、図４のステップ１０８で算出された１以上の平均値パラメータ）に基づき相補アミノ酸配列候補を抽出する。抽出は、フィルター値による条件に基づいて行なわれる。フィルター値は、操作時に逐一ユーザーが選択入力する形式であっても、予め初期値が設定されており、所望によりユーザーが変更し得る形式であってもよい。
【０１４４】
上記ステップ（ｄ１）において標的アミノ酸配列と相補アミノ酸配列との間で１つの相補度パラメータのみが算出される場合には、上記ステップ（ｆ１）において、相補アミノ酸配列候補は、その１つの相補度パラメータに対するフィルター値の条件を満たすように抽出される。なお、この抽出処理において、１つの平均値パラメータのフィルター値を併用することもできる。
【０１４５】
上記ステップ（ｄ１）において、標的アミノ酸配列と相補アミノ酸配列との間で２以上の相補度パラメータが算出される場合には、上記ステップ（ｆ１）において、２以上の相補度パラメータを総合的に考慮し、相補アミノ酸配列候補を抽出する。なお、この抽出処理において、２以上の平均値パラメータを総合的に考慮して併用することもできる。当業者は、２以上の相補度パラメータ（必要に応じて、２以上の平均値パラメータ）を算出した場合には、重要視するパラメータを優先的に考慮し、所望の相補アミノ酸配列候補を抽出するように条件設定することができる。
【０１４６】
上記プログラム（９）は、図４のステップ１１０に対応するステップを含んでいないが、必要に応じて図４のステップ１１０に対応するステップを含むこともできる。図４のステップ１１０では、別のアミノ酸指標を用いて相補アミノ酸配列候補をさらに選別するか否かが決定される。具体的には、上記ステップ（ｆ１）で抽出された相補アミノ酸配列候補について、図４のステップ１０２で設定されているアミノ酸指標（以前のアミノ酸指標とは異なる）に従い、さらに上記ステップ（ｂ１）〜（ｆ１）を１回以上繰り返すか否かが決定される。上記ステップ（ｂ１）〜（ｆ１）を１回以上繰り返すか否か、その繰り返す回数、およびその際に使用する１以上のアミノ酸指標は、操作時に逐一ユーザーが選択入力する形式であっても、予め設定されており、所望によりユーザーが変更し得る形式であってもよい。
【０１４７】
図４のステップ１１０において、別のアミノ酸指標を用いて相補アミノ酸配列候補をさらに選別する必要がないと判断される場合には、図４のステップ１１１へと進み、標的タンパク質との相互作用を考慮するか否かが決定される。なお、上記プログラム（９）は、標的アミノ酸配列との相互作用を考慮するためのものであり、標的タンパク質自体との相互作用を考慮しない実施形態であるため、図４のステップ１１１では常にＮと判断される。
【０１４８】
上記ステップ（ｇ１）は、図４に示されていないが、図４のステップ１１１のＮの後に含めることもできる。上記ステップ（ｇ１）は、標的アミノ酸配列に対する相補アミノ酸配列候補を、その相補度パラメータ等とともに表示する。表示手段としては、通常のディスプレイ装置やプリンター等が用いられる。好ましくは、抽出された相補アミノ酸配列候補は、各パラメータ毎に順位付けされて上位から、又は各パラメータを総合的に考慮して上位から表示される。
【０１４９】
次に、上記（１３）のプログラムについて以下に詳述する。このプログラムは、標的アミノ酸配列との相互作用に加え、標的タンパク質の標的部位との相互作用をも考慮するものである。
【０１５０】
上記（１３）のプログラムの上記ステップ（ａ１’）〜（ｆ１’）は、上記（９）のプログラムのステップ（ａ１）〜（ｆ１）に対応している。従って、上記（１３）のプログラムのステップ（ａ１’）〜（ｆ１’）は、上記（９）のプログラムのステップ（ａ１）〜（ｆ１）と同様に行なわれる。但し、図４のステップ１０２では、標的タンパク質に関するデータ（例えば、標的タンパク質のアミノ酸配列データ、標的タンパク質の標的部位についてのデータ等）を入力することが可能である。なお、上記プログラム（１３）は、標的タンパク質自体との相互作用を考慮する実施形態であるため、図４のステップ１１１では常にＹと判断される。
【０１５１】
上記ステップ（ｇ１’）は、図４のステップ１１２に対応する。ステップ（ｇ１’）では、標的タンパク質の標的部位と相補アミノ酸配列候補との分子間エネルギーパラメータが計算される。この計算は、図４のステップ１０２に入力されている標的タンパク質に関するデータ（例えば、標的タンパク質のアミノ酸配列データ、標的タンパク質の標的部位についてのデータ等）、相補アミノ酸配列候補の配列データ等を利用して実行される。
【０１５２】
上記ステップ（ｈ１’）は、図４には示されていないものの、図４のステップ１１２とステップ１１３との間に含めることができる。上記ステップ（ｈ１’）では、相補アミノ酸配列候補が、図４のステップ１１２で算出された分子間エネルギーパラメータとともに記憶手段に記憶される。
【０１５３】
上記ステップ（ｉ１’）は、図４のステップ１１３に対応する。上記ステップ（ｉ１’）では、記憶手段に記憶された情報に基づき、分子間エネルギーパラメータの閾値条件を満たす相補アミノ酸配列候補が抽出される。
【０１５４】
上記ステップ（ｊ１’）は、図４に示されてはいないものの、図４のステップ１１３のＹの後に含めることができる。上記ステップ（ｊ１’）では、標的アミノ酸配列に対する相補アミノ酸配列候補を、その相補度パラメータ等とともに表示する。表示手段としては、通常のディスプレイ装置やプリンター等が用いられる。好ましくは、抽出された相補アミノ酸配列は、良好な分子間エネルギーパラメータに基づいて順位付けして表示される。
【０１５５】
また、上記ステップ（ｉ１’）とステップ（ｊ１’）の間に、上記ステップ（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を含めることができる。上記ステップ（Ｉ）〜（ＩＩＩ）は、図５のステップ２０１〜２０３にそれぞれ対応する。以下、上記ステップ（Ｉ）〜（ＩＩＩ）について詳述する。
【０１５６】
上記ステップ（Ｉ）は、図５のステップ２０１に対応する。上記ステップ（Ｉ）では、上記ステップ（ｉ１’）で抽出されたアミノ酸配列に対しアミノ酸変異を導入したアミノ酸配列が生成される。上記ステップ（ｉ１’）で抽出されたアミノ酸配列に対し、１つのアミノ酸を置換する場合には、もとのアミノ酸以外の１９種類の天然アミノ酸で置換したアミノ酸配列が網羅的に生成される。また、上記ステップ（ｉ１’）で抽出されたアミノ酸配列に対し、複数（２又は３以上）のアミノ酸を置換して、それらのアミノ酸配列が網羅的に生成される（例えば、２個のアミノ酸を他の天然アミノ酸で置換する場合には１９×１９個のアミノ酸配列が生成される）。さらに、天然アミノ酸のみならず非天然アミノ酸配列をもアミノ酸置換に利用可能である。これらのアミノ酸のデータは予め記憶されているものを利用する形式であっても、外部のデータベースを参照して必要なデータを取り込む形式であってもよい。
【０１５７】
上記ステップ（ＩＩ）は、図５のステップ２０２に対応する。上記ステップ（ＩＩ）では、上記ステップ（Ｉ）で生成された全てのアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータが計算される。この計算は、上記ステップ（ｇ１’）と同様にして行なわれる。
【０１５８】
上記ステップ（ＩＩＩ）は、図５のステップ２０３に対応する。上記ステップ（ＩＩＩ）では、上記ステップ（ｉ１’）で抽出されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを対照として、上記ステップ（ＩＩ）で計算された分子間エネルギーパラメータを比較し、対照の分子間エネルギーパラメータよりも安定な分子間エネルギーパラメータを有するアミノ酸配列を抽出する。上記ステップ（ｉ１’）で抽出されたアミノ酸配列と標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータとしては、ステップ（ｇ１’）で計算された値を使用することができる。比較の結果、対照の分子間エネルギーパラメータよりも安定な分子間エネルギーパラメータを有するアミノ酸配列が抽出される。
【０１５９】
なお、上記ステップ（ＩＩＩ）の後に、図５のステップ２０４を含ませることもできる。図５のステップ２０４では、上記ステップ（ＩＩＩ）で抽出されたアミノ酸配列について上記ステップ（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を再度繰り返すかが決定される。図５のステップ２０４において上記ステップ（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を再度繰り返す必要がないと判断された場合に、アミノ酸配列の抽出が終了し、上記ステップ（ｊ１’）へと進む。但し、図５のステップ２０４の後に、各アミノ酸側鎖の最適化処理を行なうステップも設けることができる。このような場合には、各アミノ酸側鎖の最適化処理を行なうステップの終了後に、上記ステップ（ｊ１’）へと進む。
【０１６０】
図６は、上記（２５）、及び上記（２６）の一部についてのプログラムフローを示すフローチャートである。このプログラムは、標的タンパク質に相互作用する、若しくは相互作用が予測されるタンパク質の一次構造（アミノ酸配列）が既知である場合に特に有用である。先ず、上記（２５）のプログラムについて以下に詳述する。
【０１６１】
上記（２５）のプログラムにおける上記ステップ（ａ２）は、図６のステップ３０１に対応する。上記ステップ（ａ２）では、標的タンパク質の標的部位と相互作用するタンパク質中の相互作用領域が特定される。標的タンパク質と相互作用しうる領域が既に特定されているタンパク質が存在する場合には、その領域が選択される。１つのタンパク質内に複数の相互作用領域が存在する場合には、それらの複数の領域を相互作用領域として選択する。標的タンパク質と相互作用し得るタンパク質が複数知られている場合には、これらのタンパク質のそれぞれから複数の相互作用領域を選択することもできる。一方、標的タンパク質と相互作用するタンパク質自体は既知であるが、その相互作用する領域が特定されていない場合には、当該分野で周知の方法（例えば、ＲＢＤ法［参考文献５］）によってこの領域を選択することができる。
【０１６２】
上記ステップ（ｂ２）は、図６のステップ３０２に対応する。上記ステップ（ｂ２）では、該相互作用領域から任意の長さのアミノ酸配列を抽出する。上記ステップ（ｂ２）で実行されるアミノ酸配列の抽出についての概要を図７に示す。上記ステップ（ｂ２）で抽出されるアミノ酸配列の長さ（即ち、アミノ酸残基の数）としては、上記の相互作用領域の全長以内であれば、任意の長さのアミノ酸配列を抽出することが可能である。なお、アミノ酸配列の抽出は網羅的に行なわれる。例えば、Ｘ個のアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を抽出する場合には、上記の相互作用領域のＮ末端からＣ末端にかけて、Ｎ−Ｘ＋１個のアミノ酸配列を抽出する。また、抽出されるアミノ酸配列の長さは統一してもよいが、異なる長さのアミノ酸配列についても網羅的に抽出してもよい。
【０１６３】
次に、上記（２６）のプログラムについて以下に詳述する。
【０１６４】
上記（２６）のプログラムの上記ステップ（ａ２’）〜（ｂ２’）は、上記（２５）のプログラムの上記ステップ（ａ２）〜（ｂ２）に対応している。従って、上記（２６）のプログラムの上記ステップ（ａ２’）〜（ｂ２’）は、上記（２５）のプログラムの上記ステップ（ａ２）〜（ｂ２）と同様に行なわれる。
【０１６５】
また、上記（２６）のプログラムの上記ステップ（ｃ２’）〜（ｆ２’）は、上記（１３）のプログラムの上記ステップ（ｇ１’）〜（ｊ１’）に対応している。従って、上記（２６）のプログラムの上記ステップ（ｃ２’）〜（ｆ２’）は、上記（１３）のプログラムの上記ステップ（ｇ１’）〜（ｊ１’）と同様に行なわれる。
【０１６６】
また、上記ステップ（ｅ２’）とステップ（ｆ２’）の間に、上記ステップ（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を含めることができる。上記ステップ（Ｉ）〜（ＩＩＩ）は、上記と同様に行なわれる。
【０１６７】
図８は、上記（２８）、及び上記（２９）の一部についてのプログラムフローを示すフローチャートである。このプログラムは、標的タンパク質として分子表面にポケットを持ち、かつ結合に伴う構造変化が少ないと考えられる酵素など（例えば、ペプチダーゼ）に特に有用である。なお、上記（２８）で行なわれる処理についての概要を図９に示す。以下、上記（２８）のプログラムについて詳述するが、より理解を深めるため、標的タンパク質としてカスパーゼを例に挙げて順次説明する。
【０１６８】
先ず、カスパーゼの基質となるタンパク質について説明し、そのアミノ酸位置について定義する。カスパーゼの基質となるタンパク質の切断部位のアミノ酸配列はＸ−Ｘ−Ｘ−Ｄモチーフである。モチーフ中のＤの位置は、基質切断部位のＮ末端側であるＰ１部位を示している。Ｐ１位はアスパラギン酸を必須とし、各カスパーゼに認識される阻害ペプチドの違いは、残りのＰ２〜Ｐ４位のアミノ酸配列に依存していると考えられる。よって以降は、Ｘ−Ｘ−Ｘ−Ｄモチーフ中の各アミノ酸位置を明確に示すため、Ｐ４−Ｐ３−Ｐ２−Ｄとして表現する。
【０１６９】
上記（２８）のプログラムにおける上記ステップ（ａ３）は、図８のステップ４０１に対応する。上記ステップ（ａ３）では、一定の長さのアミノ酸配列を網羅的に生成し、その中からランダムにアミノ酸配列を選択して解析用ライブラリとして抽出する。なお、上記ステップ（ａ３）には含めていないが、図８のステップ４０１においてさらに評価用ライブラリを抽出するステップを含めることもできる。上記ステップ（ａ３）で網羅的に生成されるアミノ酸配列の「一定の長さ」（即ち、アミノ酸残基の数）は、特に限定されないが、好ましくは、２〜１０個のアミノ酸残基程度の長さであり、より好ましくは、３〜５個のアミノ酸残基程度の長さである。
【０１７０】
例えば、Ｐ４−Ｐ３−Ｐ２−Ｄモチーフを網羅的に解析するには、４個のアミノ酸残基のアミノ酸配列について２０３、即ち８０００通りの組み合わせを考えなければならない（Ｄは固定されている）。ここでは、例えば、その５％に当たる４００個のアミノ酸配列をランダムに選択し、解析用ライブラリとして３６０個のアミノ酸配列、評価用ライブラリとして４０個のアミノ酸配列を抽出することもできる。また、カスパーゼについてはその阻害ペプチドが既知であるが、カスパーゼ阻害ペプチドの複合体結晶構造中の阻害ペプチドは、どのカスパーゼにおいても、ほぼ同じ主鎖構造を保持している。すなわち、カスパーゼ活性部位の形状及び触媒機構がそれを限定しているものと考えられる。このような知見を、ペプチド配座を発生させる際に役立てることもできる。例えば、ペプチド配座を発生させる際、主鎖の構造は結晶構造中の構造を用い、側鎖を付加することにより任意のペプチドを構築することもできる。また、側鎖のＶＤＷ接触を除外するためＴＩＮＫＥＲ［参考文献１２］を用いてエネルギー最適化を実施することもできる。このとき主鎖はＩＮＡＣＴＩＶＥコマンドを用いて固定されてもよい。
【０１７１】
上記ステップ（ｂ３）は、図８のステップ４０２に対応する。上記ステップ（ｂ３）では、解析用ライブラリとして抽出された各アミノ酸配列について分子間エネルギーパラメータを計算する。この計算は、上記プログラム（１３）の上記ステップ（ｇ１’）と同様にして行なわれる。例えば、Ｐ４−Ｐ３−Ｐ２−Ｄモチーフに対して網羅的に生成された８０００通りのアミノ酸配列について、ＡｕｔｏＤｏｃｋを用いて下記［式１８］で示される計算を行うこともできる。
【０１７２】
【数１８】
2004081178.tif 000021
【０１７３】
上記式の各係数は、３０個のタンパク質−リガンド複合体構造とその実測されたＫｉ値を用いて回帰分析により経験的に定められた値である。なお、ＡｕｔｏＤｏｃｋ３．０より配置探索にはラマルク進化論に基づく遺伝的アルゴリズムを新たに採用している。また、ここでは、４残基ペプチドの主鎖を固定し、側鎖を可変としている。設定されるパラメータ値の例を表２に示す。上記のように、計算条件の詳細については、適宜設定可能である。
【０１７４】
【表２】
2004081178.tif 000022
【０１７５】
また、上記ステップ（ｂ３）には含めていないが、抽出されたアミノ酸配列の配置（例えば、ＲＭＳ（主鎖）に基づくもの）を、対照（例えば、結晶構造中のペプチド）の配置と比較して、不適切な配置をとるものを以降の計算から除外するステップを上記ステップ（ｂ３）に含めることもできる。例えば、Ｐ４−Ｐ３−Ｐ２−Ｄモチーフのアミノ酸配列について、結晶構造中の阻害ペプチドとのＲＭＳ（主鎖）によりその配置を確認する。そして、ＲＭＳが大きいものについては、カスパーゼ活性部位に適切に配置されず基質としては機能しないと考え、以降の計算から除外することもできる。どのような配置であれ強く結合すれば問題ないと思われるかもしれないが、ＦＭＫ、ＣＨＯのような修飾基がカスパーゼ活性中心に配置されるためには、ペプチドの適切な配置が必須因子となるためである。
【０１７６】
上記ステップ（ｃ３）は、図８のステップ４０３に対応する。上記ステップ（ｃ３）では、上記ステップ（ｂ３）で計算された分子間エネルギーパラメータを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスが生成される。なお、分子間エネルギーパラメータの閾値（例えば、ΔＧの閾値）は、予め設定されていてもよいし、後述するように設定されてもよい。例えば、３６０個のアミノ酸配列を含む解析用ライブラリを用いて、各ポジションＰ４、Ｐ３、Ｐ２における２０種類のアミノ酸出現頻度に基づいたＰＳＳマトリクスを生成する。ポジションｊにおけるアミノ酸ｉのＰＳＳｉｊは、上記［式９］により計算される。この場合、ポジションｊの範囲は１〜３であり、それぞれＰ４〜Ｐ２に対応し、アミノ酸ｉの範囲は１〜２０であり、それぞれのアミノ酸種に対応する。
【０１７７】
上記ステップ（ｄ３）は、図８のステップ４０４に対応する。上記ステップ（ｄ３）では、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスを用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアを計算する。例えば、ＰＳＳマトリクスを用いることにより、４個のアミノ酸残基からなる任意のアミノ酸配列（Ｐ４−Ｐ３−Ｐ２−Ｄモチーフ：Ｐ１はＤ固定なので考慮しない）のカスパーゼに対する結合力の強さを、上記［式１０］により、ＰＳＳとして計算することができる。この場合、Ｃｉｊは２０×３のマトリクスであり、０若しくは１の値で構成される。任意のアミノ酸配列のポジションｊにおけるアミノ酸ｉと一致する要素は１、不一致の要素は０とする。
【０１７８】
上記ステップ（ｅ３）は、図８のステップ４０５に対応する。上記ステップ（ｅ３）では、ステップ（ｂ３）で計算された分子間エネルギーパラメータと該スコアとの間で相関解析を行い、回帰式を得る。解析用ライブラリに含まれる各アミノ酸配列について、ＰＳＳと分子間エネルギーパラメータ（例えば、結合自由エネルギー）との間に高い相関性があれば、新たなアミノ酸配列について高速に分子間エネルギーパラメータを予測することが可能となる。もちろんＰＳＳは各ポジション独立にしか評価できないため、ポジション間におけるアミノ酸の組み合わせによる影響は考慮できない。なお、上記ステップ（ｃ３）で述べた分子間エネルギーパラメータの閾値（例えば、ΔＧの閾値）は、ＰＳＳと分子間エネルギーパラメータの閾値（例えば、ΔＧの閾値）との間の相関係数Ｒを最大にするように設定されてもよい。この場合には、相関係数Ｒを最大にするように設定された閾値が、再度、上記ステップ（ｃ３）にフィードバックされ、上記ステップ（ｃ３）、上記ステップ（ｄ３）及び上記ステップ（ｅ３）が再度行なわれる。
【０１７９】
上記ステップ（ｆ３）は、図８のステップ４０６に対応する。上記ステップ（ｆ３）では、該回帰式を用いて、アミノ酸出現頻度に基づくスコアマトリクスがアミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスに変換される。この変換では、例えば、上述したＰＳＧマトリクスが作成される。なお、回帰式における定数項は、各ポジションに不均一に分配してもよいが、好ましくは、各ポジションに均一に分配される。
【０１８０】
上記ステップ（ｇ３）は、図８のステップ４０７に対応する。上記ステップ（ｇ３）では、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータに基づくマトリクスから、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値が計算される。例えば、ＰＳＧマトリクスを用いることにより、任意の４残基ペプチド（Ｐ４−Ｐ３−Ｐ２−Ｄモチーフ：Ｐ１はＤ固定なので考慮しない）とカスパーゼ間の結合自由エネルギーをＰＳＧとして高速に計算することができる。
【０１８１】
上記ステップ（ｈ３）は、図８のステップ４０８に対応する。上記ステップ（ｈ３）では、所定のアミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値以下のアミノ酸配列、即ち、閾値以下のアミノ酸配列が抽出される。この値は、予め設定されている値を使用してもよいし、抽出時に設定してもよい。
【０１８２】
次に、上記（２９）のプログラムについて以下に詳述する。
【０１８３】
上記（２９）のプログラムの上記ステップ（ａ３’）〜（ｈ３’）は、上記（２８）のプログラムの上記ステップ（ａ３）〜（ｈ３）に対応している。従って、上記（２９）のプログラムの上記ステップ（ａ３’）〜（ｈ３’）は、上記（２８）のプログラムの上記ステップ（ａ３）〜（ｈ３）と同様に行なわれる。
【０１８４】
また、上記（２９）のプログラムの上記ステップ（ｉ３’）〜（ｌ３’）は、上記（２６）のプログラムの上記ステップ（ｃ２’）〜（ｆ２’）に対応している。従って、上記（２９）のプログラムの上記ステップ（ｉ３’）〜（ｌ３’）は、上記（２６）のプログラムの上記ステップ（ｃ２’）〜（ｆ２’）と同様に行なわれる。
【０１８５】
さらに、上記ステップ（ｋ３’）とステップ（ｌ３’）の間に、上記ステップ（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を含めることができる。上記ステップ（Ｉ）〜（ＩＩＩ）は、上記と同様に行なわれる。
【０１８６】
また、基質特異性が似ている複数のタンパク質が存在している場合に、これらタンパク質のうちの１つを標的タンパク質として選択し、これに特異的なペプチドを設計する際にも、上記（２８）および（２９）のプログラムは有用である。例として、上記（２８）のプログラムにより説明する。まず、基質特異性が似ている各タンパク質について、上記プログラム（２８）の上記ステップ（ａ３）〜（ｈ３）を行なう。なお、各タンパク質について、上記ステップ（ａ３）〜（ｈ３）を並行して行ってもよいし、上記ステップ（ａ３）〜（ｈ３）を順番に行なってもよい。次いで、標的タンパク質とそれ以外のタンパク質について、アミノ酸位置依存的な分子間エネルギーパラメータ値（例えば、ＰＳＧ）の差を計算し、その差によってフィルターをかけるステップを設ける。この差は、適宜設定可能である。例えば、標的タンパク質に対するＫｉ値が、他のタンパク質のＫｉ値よりも二桁低いものを希望する場合には、ΔＧでは、２．７２８ｋｃａｌ／ｍｏｌに相当するため、これをフィルターとして用いることができる。もちろん、上記プログラム（２９）の上記ステップ（ｈ３’）の後に、同様のステップを設け、次いで上記ステップ（ｉ３’）へと進むこともできる。簡単に説明したが、本発明は、上記（２８）および（２９）のプログラムに、さらに上述したようなステップを含むこともできる。このようなプログラムも本発明の範囲に含まれる。なお、さらなる具体例については、実施例３に記載されており、このようなプログラムの理解に役立つであろう。
【０１８７】
本発明の上記（１７）の記録媒体は、上記した本発明のプログラム（９）〜（１６）が、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたものである。ここで「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、電子データを記録することができ、且つ必要に応じてコンピュータが読み出すことができる任意の記録媒体をいい、例えば、磁気テープ、磁気ディスク、磁気ドラム、ＩＣカード、光読み取り式ディスク（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ）等の可搬情報記録媒体が挙げられる。
【０１８８】
本発明による上記（１８）〜（２０）の抽出処理装置、上記（２１）〜（２３）の抽出処理装置、および上記（３１）、（３２）の装置は、中央処理装置とメモリとを備えたコンピュータを主体として構成され、上記した本発明のプログラムを実行可能なように有する、生理活性ペプチド抽出処理のための専用機である。
【０１８９】
上記（１８）〜（２３）の装置は、標的アミノ酸配列と相互作用する生理活性ペプチドの設計、および標的タンパク質と相互作用する生理活性ペプチドの設計という観点から大きく２つに分けることができる。一方は、上記（１８）〜（２０）に示す装置であり、これは、標的アミノ酸配列と相互作用する生理活性ペプチドの設計を行うものである。他方は、上記（２１）〜（２３）に示す装置であり、これは、標的アミノ酸配列との相互作用に加え、標的タンパク質自体との相互作用を考慮して生理活性ペプチドの設計を行うものである。
【０１９０】
上記（１８）〜（２０）の装置は、図１０に示すように、データ入力部イ、データ編集部ロ、相補アミノ酸配列候補生成部ハ、相補度計算部ニ、相補アミノ酸配列候補記憶部ホ、相補アミノ酸配列探索部ヘ、及び相補アミノ酸配列表示部トを含んで構成される。
上記（１８）〜（２０）の装置において、該データ入力部イは、上記ステップ（ａ１）を実行する手段を含み、該データ編集部ロは、上記ステップ（ｂ１）を実行する手段を含み、該相補アミノ酸配列候補生成部ハは、上記ステップ（ｃ１）を実行する手段を含み、該相補度計算部ニは、上記ステップ（ｄ１）を実行する手段を含み、該相補アミノ酸配列候補記憶部ホは、上記ステップ（ｅ１）を実行する手段を含み、該相補アミノ酸配列探索部ヘは、上記ステップ（ｆ１）を実行する手段を含み、該相補アミノ酸配列表示部トは、上記ステップ（ｇ１）を実行する手段を含む。
【０１９１】
上記（２１）〜（２３）の装置は、上記（１８）〜（２０）の装置と同様、図１０に示すように、データ入力部イ、データ編集部ロ、相補アミノ酸配列候補生成部ハ、相補度計算部ニ、相補アミノ酸配列候補記憶部ホ、相補アミノ酸配列探索部ヘ、及び相補アミノ酸配列表示部トを含んで構成される。
上記（２１）〜（２３）の装置において、該データ入力部イは、上記ステップ（ａ１’）を実行する手段を含み、該データ編集部ロは、上記ステップ（ｂ１’）を実行する手段を含み、該相補アミノ酸配列候補生成部ハは、上記ステップ（ｃ１’）を実行する手段を含み、該相補度計算部ニは、ステップ（ｋ１’）同一のアミノ酸指標に由来する相補度パラメータを、該標的アミノ酸配列に対する１以上の移動平均プロファイル波形と相補アミノ酸配列候補の１以上の相補移動平均プロファイル波形との間でそれぞれ計算し、さらに標的タンパク質の標的部位との分子間エネルギーパラメータを計算する手段（上記ステップ（ｄ１’）（ｇ１’）を実行する手段）を含み、該相補アミノ酸配列候補記憶部ホは、ステップ（ｌ１’）相補アミノ酸配列候補を、該相補度パラメータおよび該分子間エネルギーパラメータとともに記憶する手段（上記ステップ（ｅ１’）（ｈ１’）を実行する手段）を含み、該相補アミノ酸配列探索部ヘは、ステップ（ｍ１’）手段（ｋ１’）によって記憶された情報に基づいて、所定の数の相補アミノ酸配列を抽出する手段（上記ステップ（ｆ１’）（ｉ１’）を実行する手段）を含み、該相補アミノ酸配列表示部トは、ステップ（ｎ１’）該相補アミノ酸配列探索部によって抽出された相補アミノ酸配列を、生理活性ペプチドの候補として表示する手段（上記ステップ（ｉ１’）を実行する手段）を含む。
【０１９２】
上記（３１）、（３２）の装置についても、上記（１８）〜（２３）の装置と同様であって、上記（３１）の装置に含まれる「（イ２）相互作用領域特定部、（ロ２）アミノ酸配列第１探索部、（ハ２）分子間エネルギー計算部、（ニ２）アミノ酸配列記憶部、（ホ２）アミノ酸配列第２探索部、（ヘ２）アミノ酸配列表示部」、および、上記（３２）の装置に含まれる、「（イ３）アミノ酸配列第１探索部、（ロ３）分子間エネルギー第１計算部、（ハ３）スコアマトリクス生成部、（ニ３）スコア計算部、（ホ３）回帰式形成部、（ヘ３）マトリクス変換部、（ト３）アミノ酸位置依存的エネルギー計算部、（チ３）アミノ酸配列第２探索部、（リ３）分子間エネルギー第２計算部、（ヌ３）アミノ酸配列記憶部、（ル３）アミノ酸配列第３探索部、（オ３）アミノ酸配列表示部」は、いずれも、上記（２６）、（２９）のプログラムと、該プログラムを実行するよう構成されたコンピュータ（中央演算装置（ＣＰＵ）、記憶装置（メモリー））、その他、必要に応じてさらに加えられる周辺装置（外部記憶装置、入力装置、表示装置など）によって構成され、さらには他のコンピュータとのネットワークを構成に加えてもよい。
上記（３１）の装置に含まれる各部（イ２）〜（ヘ２）、上記（３２）の装置に含まれる各部（イ３）〜（オ３）については、それぞれ、上記（２６）、（２９）のプログラムの説明において、詳細に述べたとおりである。
【０１９３】
本発明装置は、表示されたデータを印刷するプリンター等の出力装置や、データを保存するための外部記憶装置、本発明のプログラムの実行に必要なデータベースが保存された外部記憶装置等、生理活性ペプチドの設計においてユーザーに利便性を与える他の機器を、構成としてさらに包含することができる。
【０１９４】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明を説明するが、本発明は、以下の特定の実施例に限定されるものではない。
【０１９５】
実施例１　カスパーゼ−３に対する生理活性ペプチド（阻害ペプチド）の設計カスパーゼ−３の２０６〜２０９位のアミノ酸配列ＷＲＮＳ（配列番号１０９）を標的アミノ酸配列として、それと結合しカスパーゼ−３の活性を阻害するペプチド候補を本発明のプログラムを用いて予測した。アミノ酸指標として疎水度に基づく指標［参考文献３］を用い、ウィンドウ幅は１に設定した。Ｐａｖｅの範囲は−０．３９から−０．３７、Ｒｔは−０．９と設定し１次スクリーニングにより、１０５個の相補アミノ酸配列を有するペプチド候補を得た（表３）。なお、表３の順位１〜１０５の配列を、それぞれ順番に、配列番号４〜１０８とする。
【０１９６】
【表３】
2004081178.tif 000023
2004081178.tif 000024
【０１９７】
次いで２次スクリーニングにより結合力の強い相補アミノ酸配列ＤＮＬＤ（配列番号９７）（Ｋｉ＝０．０３０９ｎＭ：１位）、ＤＥＶＤ（配列番号８８）（Ｋｉ＝０．１４９ｎＭ：２位）を得た（表３）。
【０１９８】
ＤＥＶＤ（配列番号８８）はカスパーゼ−３阻害ペプチドとして既知のアミノ酸配列でありＫｉの実測値および結晶構造が知られている。図１１は本発明により予測された相補アミノ酸配列ＤＥＶＤと結晶構造との比較図を示す。ＲＭＳ　（ｒｏｏｔ　ｍｅａｎ　ｓｑｕａｒ，　原子間の平均的ずれ）（全原子）が２．４Åと結晶構造と非常に近い構造予測に成功している。又、本発明により予測されたＫｉ値が０．１４９ｎＭに対し、実測値［参考文献１３］Ｋｉは０．２３ｎＭであった。
【０１９９】
また、現在知られていないＤＮＬＤ（配列番号９７）というＫｉ値が最も低い０．０３０９ｎＭの相補アミノ酸配列を得た。ＤＥＶＤはもともと基質となるタンパク質のアミノ酸配列より得られたものであり、しかもカスパーゼ−３以外にもカスパーゼ−７、カスパーゼ−８に強く結合［参考文献１３］し、阻害するという特性があり、特異的阻害剤としての問題点も指摘されている。本システムで提示されるペプチド配列ＤＮＬＤは全くの新規配列であるため、この特異性の問題を解決できる可能性も与える。
【０２００】
以上の結果から、本発明のプログラムは、相補アミノ酸候補の設計において非常に有用であることが確認された。
【０２０１】
実施例２　Ｆａｓ（Ｒｅｃｅｐｔｏｒ）に対する生理活性ペプチドの設計
Ｆａｓ（Ｒｅｃｅｐｔｏｒ）の９７〜１１０位のアミノ酸配列ＦＳＳＫＣＲＲＣＲＬＣＤＥＧ（配列番号１）を標的アミノ酸配列として、それと結合して相互作用し得る生理活性ペプチドの候補を、本発明のプログラムを用いて予測した。アミノ酸指標として疎水度に基づく指標［参考文献３］を用い、ウィンドウ幅は５に設定した。Ｐａｖｅの範囲は、−０．１５から＋０．１５、Ｒｔは−０．９と設定し、１次スクリーニングにより、相補アミノ酸配列を有するペプチド候補を得た。次いで、２次スクリーニングにおいて分子間エネルギーを計算した。最終的に相補アミノ酸配列ＥＰＰＭＴＦＩＳＩＨＴＭＣＨ（配列番号２）を得た。
【０２０２】
試験例１　相補アミノ酸配列（配列番号２）からなるペプチドによるアポトーシスの誘導
上記実施例１で得られた相補アミノ酸配列（配列番号２）からなるペプチド（以下、Ｆａｓ相補ペプチドと省略する）を化学合成した。次いで、Ｆａｓを発現しているヒト卵巣癌培養細胞株ＮＯＳ４を用いて、Ｆａｓ相補ペプチドによるアポトーシス誘導能をそのスクランブルペプチドＴＦＩＨＰＳＭＨＴＣＭＰＥＩ（配列番号３）と比較解析した。なお、ＮＯＳ４は、重症の卵巣癌患者から切除した癌細胞より、本発明者らの研究室で樹立され、維持されている。ヒト卵巣癌培養細胞株ＮＯＳ４は、１０％ウシ胎仔血清含有ＲＰＭＩ培地中、５％ＣＯ２湿気下、３７℃で培養した。５×１０６個のヒト卵巣癌培養細胞株ＮＯＳ４を、１００μｇ／ｍｌの相補ペプチドの存在下で３７℃、２４時間処理し、次いでＤＮＡ断片化を測定した。ＤＮＡ断片化は、細胞核をヨウ化プロピジウムで染色し、ＦＡＣＳ装置（ＦＡＣＳＣａｌｉｂｕｒ，　Ｊｏｓｅ．，　ＣＡ）を用いたフローサイトメトリーにより測定した。その結果、Ｆａｓ相補ペプチドは、１００μｇ／ｍｌの濃度において、約４０％の細胞でアポトーシスを誘導した。以上の結果により、Ｆａｓ相補ペプチドがＦａｓに対する生理活性ペプチドとして機能することが確認された。
【０２０３】
【表４】
2004081178.tif 000025
【０２０４】
試験例２　Ｆａｓ相補ペプチドテトラマーによるアポトーシスの誘導
Ｆａｓ相補ペプチド（以下、ＦＲＰ−２と省略する場合がある）をリジンポリマー（ＭＡＰ）の４ブランチに結合させたＦａｓ相補ペプチドのテトラマー［（ＦＲＰ−２）４−ＭＡＰ］を化学合成した。次いで、（ＦＲＰ−２）４−ＭＡＰのアポトーシス誘導能を上記試験例１と同様の方法を用いて調べた。その結果、Ｆａｓ相補ペプチドのテトラマーは、５ｍｇ／ｍｌの濃度において、約５０％のヒト卵巣癌培養細胞株ＮＯＳ４にアポトーシスを誘導した（図１２）。以上の結果から、Ｆａｓ相補ペプチドはＭＡＰを用いてマルティマー（ｍａｌｔｉｍｅｒ）にすることによって、モノマーに比べ約３０倍強いアポトーシス誘導能を有することが判明した。
【０２０５】
試験例３　Ｆａｓ相補ペプチドのテトラマーによるｉｎ　ｖｉｖｏにおけるアポトーシス誘導
ヒトグリオーマ細胞株（Ｕ２５１−ＳＰ）をヌードマウスの脳内に移植した担癌動物実験系を用いて、（ＦＲＰ−２）４−ＭＡＰのｉｎ　ｖｉｖｏにおける抗腫瘍効果を調べた。Ｕ２５１−ＳＰをヌードマウスの脳内に移植して１週間後に、（ＦＲＰ−２）４−ＭＡＰを２μｇ／２μｌで脳内の癌組織に局所内注入した。３０日後に解剖し、常法によりホルマリン固定による脳組織切断プレパラートを作成し、光学顕微鏡下で観察した。その結果、Ｆａｓ相補ペプチドのテトラマー処理群では、アポトーシスの誘発による癌細胞死による癌の萎縮が認められた（図１３）。以上の一連の結果から、本発明のプログラムは、生理活性ペプチドの設計において非常に有用であることが確認された。
【０２０６】
実施例３　既存のカスパーゼペプチド阻害剤の評価
まず初めに、カスパーゼ−３，−７，−８，−９を用いて１次スクリーニングを実施した。結果を図１４〜１７に示す。どのカスパーゼにおいてもＰＳＳとΔＧｃａｌｃの間に平均−０．７１の相関係数Ｒ　（図１４Ｄ、１５Ｄ、１６Ｄ、１７Ｄ）を得ることができた。
【０２０７】
次いで、ＰＳＳの予測能力を評価するために、評価用ライブラリに含まれる４０ペプチドのＰＳＳを用いΔＧｃａｌｃとの相関解析（図１４Ｅ、１５Ｅ、１６Ｅ、１７Ｅ）を実施した。解析ライブラリと同様の値、平均−０．６６の相関係数Ｒを得ることができた。したがって、膨大なペプチドライブラリの１次スクリーニングとして十分に利用可能であると言える。
【０２０８】
各カスパーゼのＰＳＧ評価は、実測Ｋｉ値（表５）［参考文献１３］が既知の阻害ペプチドＡｃ−ＷＥＨＤ−ＣＨＯ（配列番号１１０），　Ａｃ−ＹＶＡＤ−ＣＨＯ（配列番号１１１），　Ａｃ−ＤＥＶＤ−ＣＨＯ（配列番号１１２），　Ｂｏｃ−ＩＥＴＤ−ＣＨＯ（配列番号１１３），　Ｂｏｃ−ＡＥＶＤ−ＣＨＯ（配列番号１１４）を用いて実施した。
【０２０９】
【表５】
2004081178.tif 000026
【０２１０】
Ｋｉ値が、１０，０００ｎＭ以上のものは１０，０００ｎＭとして設定し、Ｋｉ値は［式１９］によりΔＧに変換した（表６）。
【０２１１】
【数１９】
2004081178.tif 000027
【０２１２】
【表６】
2004081178.tif 000028
【０２１３】
また、５つの阻害ペプチドの予測ΔＧは、カスパーゼ−３，−７，−８，−９それぞれのＰＳＧマトリクスを用いて［式４］により計算した。実測値との比較を表６に示す。
【０２１４】
全体的に予測値は実測値と比較して低い値となっているが、相関係数Ｒｐｅｐを計算すると、その値は平均０．９３と高い。これはカスパーゼに対する阻害ペプチドの相対的な親和性予測が可能であることを示す。また相関係数Ｒｃａｓｐを計算すると、その値の平均は０．７１であった。これはカスパーゼに対する阻害ペプチドの特異性予測が可能であることを示す。
【０２１５】
実施例４　カスパーゼ−３特異的阻害ペプチドの設計
ＰＳＧマトリクスは高速な親和性及び特異性予測を可能とする。Ｐ４−Ｐ３−Ｐ２−Ｄで表現可能な８０００ペプチドの各カスパーゼに対するΔＧは、ＰＳＧを用いて高速に計算することができる。カスパーゼ−３特異的阻害ペプチド設計を例として述べる。システム構成は図１８に示す。
【０２１６】
まず、８０００ペプチドを含むＶｉｒｔｕａｌ　Ｌｉｂｒａｒｙからペプチドを１つ取り出し、カスパーゼ−３，−７，−８，−９それぞれのＰＳＧマトリクスを用いて、ＰＳＧｃａｓｐ−３，　ＰＳＧｃａｓｐ−７，　ＰＳＧｃａｓｐ−８，　ＰＳＧｃａｓｐ−９を計算する。次に下記［式２０］を用いてカスパーゼ−７，−８，−９とカスパーゼ−３とのＰＳＧの差を計算する。
【０２１７】
【数２０】
2004081178.tif 000029
【０２１８】
本システムにおいてカスパーゼ−３特異的阻害ペプチド候補は、カスパーゼ−７，−８，−９全てに対して二桁低いＫｉ値を有するペプチドとして定義した。Ｋｉ値二桁の差はΔＧでは約２．７２８ｋｃａｌ／ｍｏｌの差に相当する。よって各カスパーゼのフィルターとして［式２１］を用いた。
【０２１９】
【数２１】
2004081178.tif 000030
【０２２０】
以上の操作を８０００ペプチド全てに実施し、各カスパーゼのフィルターを全て通過できたペプチドのみが２次スクリーニングにより評価されることになる。最終的に２次スクリーニングで選定された阻害ペプチドを設計ペプチドとしてｉｎ　ｖｉｔｒｏ及びｉｎ　ｖｉｖｏで評価する。
【０２２１】
カスパーゼ−７，−８，−９全てにおいて［式２０］を満たすペプチド配列を８０００ペプチド配列より選択した。結果を表７に示す。
【０２２２】
【表７】
2004081178.tif 000031
【０２２３】
表７では、各カスパーゼに対するＰＳＧと２次スクリーニング結果であるΔＧｃａｌｃが示されている。ＰＰＶＤ（配列番号１１５），　ＱＰＶＤ（配列番号１１６），　ＴＰＶＤ（配列番号１１７）の３ペプチドに関してはＰＳＧとΔＧｃａｌｃの間に０．９３以上の高い相関が見られた。一方ＳＰＶＤ（配列番号１１８）では上記３ペプチドと比較して、０．７３という低い相関であった。ＳＰＶＤのカスパーゼ−８に対する結合自由エネルギーはＰＳＧでは−９．９９ｋｃａｌ／ｍｏｌと予測されたのに対しΔＧｃａｌｃでは−１０．９２ｋｃａｌ／ｍｏｌであった。カスパーゼ−３に対するΔＧｃａｌｃが−１１．２０ｋｃａｌ／ｍｏｌと高く評価されたことも重なって、カスパーゼ−３，−８においてΔＧｃａｌｃの差が０．２８ｋｃａｌ／ｍｏｌしかない。この結果からカスパーゼ−３特異的阻害ペプチドとして機能しないことが示唆される。
【０２２４】
ＰＰＶＤ，ＱＰＶＤ，ＴＰＶＤにおいてもカスパーゼ−３に対するΔＧｃａｌｃがＰＳＧと比較して高く予測されているため、Ｋｉ値で二桁差までは期待できないもののカスパーゼ−３阻害ペプチドとして十分に機能するものと考えられる。
【０２２５】
結果としてカスパーゼ−３特異的阻害ペプチドとして以下の３つの候補ペプチドを提示する。
【０２２６】
【表８】
2004081178.tif 000032
【０２２７】
実施例５　ＦａｓＬ中のＦａｓ結合領域を用いたアポトーシス誘導ペプチドの設計
断片化ペプチドライブラリの作成はまずＦａｓ　Ｌｉｇａｎｄの細胞外領域にあたる１４４〜２８１位をＲＢＤ法にかけ、Ｆａｓとの結合領域を１５１〜１７６位と同定した。次に、この限定領域を，Ｎ末側から４残基ずつ抽出し、計２３個の断片化ペプチドを得た。
【０２２８】
Ｆａｓ（Ｒｅｃｅｐｔｏｒ）に対してもＦａｓＬとの結合領域をＲＢＤ法により９９〜１０２位に同定した。この９９〜１０２位のアミノ酸配列ＳＫＣＲ（配列番号１１９）を標的領域として、それと結合して相互作用し得るペプチドを、断片化ペプチドライブラリを用いて、２次スクリーニングより選別した。
【０２２９】
結果として、Ｆａｓ　Ｌｉｇａｎｄ上の領域１６２〜１６５のアミノ酸配列ＷＥＤＴ（配列番号１２０）（Ｋｉ＝０．１９μＭ）がもっとも結合力のある配列であった（図１９）。この領域は、Ｆａｓ−Ｆａｓ　Ｌｉｇａｎｄ複合体モデルからもＦＡＳとの結合領域であることが確認されている。
【０２３０】
次に、３次スクリーニングとして、ＷＥＤＴをリードペプチドとして１残基目から４残基目まで一残基アミノ酸置換を実施し、変異を実施した（表９）。
【０２３１】
【表９】
2004081178.tif 000033
【０２３２】
表９より、ＷＥＷＴ（配列番号１２１）のＫｉ値は０．０８３μＭであった。ＷＥＷＴはＷＥＤＴよりもΔＧが０．５２ｋｃａｌ／ｍｏｌ低くなり、より結合力のあるペプチドと予測され、ＷＥＷＴを生理活性ペプチド候補として設計した。
【０２３３】
試験例４　ＦａｓＬ様ペプチドテトラマーによるアポトーシス誘導
Ｆａｓは３量体となって作用することから、Ｆａｓ３量体の形成する空間３７Å四方にＷＥＷＴペプチド（配列番号１２１）がうまくはまり込むようにするために、本ペプチドをＭＡＰ−８の４アミノ基を保護化した残り４つのブランチに結合させＭＡＰ化し、候補ペプチドを作成した（以下，（ＦＬＬＰ−１）４−ＭＡＰ８と略す。）（図２０）。次いで、（ＦＬＬＰ−１）４−ＭＡＰ８のアポトーシス誘導能を上記試験例１と同様の方法を用いて調べた。その結果、（ＦＬＬＰ−１）４−ＭＡＰ８は、約０．１μｇ／ｍｌの濃度において、約５０％のヒト卵巣癌培養細胞株ＮＯＳ４にアポトーシスを誘導した（表１０）。
【０２３４】
【表１０】
2004081178.tif 000034
【０２３５】
以上の結果より、本手法は極めて有用であることが確認された。
【０２３６】
参考文献
［１］　Ｎａｔｕｒｅ，　４１１，　６１３　（２００１）
［２］　Ｍｏｒｒｉｓ，Ｇ．Ｍ．　ｅｔ　ａｌ，　Ｊ．　Ｃｏｍｐ．　Ｃｈｅｍ．，１９，　１６３９−１６６２，　（１９９８）
［３］　Ｅｉｓｅｎｂｅｒｇ　Ｄ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ｊ．　Ａｎｎ．　Ｒｅｖ．　Ｂｉｏｃｈｅｍ．，　５３，　５９６−６２３　（１９８４）
［４］　Ｃｏｓｉｃ　Ｉ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ｊ　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　Ｂｉｏｍｅｄ．　Ｅｎｇ．，　３２，　３３７−３４１　（１９８５）
［５］　Ｇａｌｌｅｔ　Ｘ．　ｅｔ　ａｌ，　Ｊ．　Ｍｏｌ．　Ｂｉｏｌ．，　３０２，　９１７−９２６　（２０００）
［６］　Ｚｈａｏ，　Ｙ．　ｅｔ　ａｌ．，　Ｊ．　Ｉｍｍｕｎｏｌ．　１６７，　２１３０−２１４１　（２００１）
［７］　Ｅｉｓｅｎｂｅｒｇ　Ｄ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ｐｒｏｃ．　Ｎａｔｌ．　Ａｃａｄ．　Ｓｃｉ．　ＵＳＡ，　８１，　１４０　（１９８４）
［８］　Ａｌｌｉｎｇｅｒ　ＮＬ，　ｅｔ　ａｌ．　Ｊ．　Ａｍ．　Ｃｈｅｍ．　Ｓｏｃ．，　９９，　８１２７−８１３４　（１９７７）
［９］　Ｗｅｉｎｅｒ　ＳＪ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ｊ．　Ａｍ．　Ｃｈｅｍ．　Ｓｏｃ．，　１０６，　７６５−７８４　（１９８４）
［１０］　Ｂｒｏｏｋｓ　ＢＲ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ｊ．　Ｃｏｍｐｕｔ．　Ｃｈｅｍ．，　４，　１８７　（１９８３）
［１１］　Ｗａｎｇ　Ｊ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ｐｒｏｔｅｉｎｓ，　３６，　１−１９　（１９９９）
［１２］　Ｐａｐｐｕ，Ｒ．Ｖ．　ｅｔ　ａｌ，　Ｊ．　Ｐｈｙｓ．　Ｃｈｅｍ．　Ｂ，　１０２，　９７２５−９７４２　（１９９８）
［１３］　Ｇａｒｃｉａ−Ｃａｌｖｏ　Ｍ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ｊ．　Ｂｉｏｌ．　Ｃｈｅｍ．，　２７３，　３２６０８−３２６１３　（１９９８）
【０２３７】
【発明の効果】
本発明によれば、費用及び時間のかかる生化学的手法や、信頼性に乏しく候補の絞り込みが不可能な従来の生理活性ペプチド予測理論を用いることなく、経済的で迅速かつ効率的な生理活性ペプチドの設計が数学的計算によって可能となる。また、本発明によれば、１次スクリーニングとして複数の評価法を、標的タンパク質の性質に応じて適宜選択できる。さらに、本発明によれば、３次スクリーニングにおいてアミノ酸置換を施しそれらを評価することによって、最適化されたアミノ酸配列を有する生理活性ペプチドの取得が可能になる。
【０２３８】
【配列表フリーテキスト】
配列番号１：Ｆａｓの９７〜１１０位のアミノ酸配列。
配列番号２：Ｆａｓの９７〜１１０位のアミノ酸配列に相補的なアミノ酸配列。配列番号３：配列番号２のアミノ酸配列をスクランブルしたアミノ酸配列。
配列番号４〜１０８：カスパーゼ−３の２０６〜２０９位のアミノ酸配列に相補的なアミノ酸配列候補。
配列番号１０９：カスパーゼ−３の２０６〜２０９位のアミノ酸配列。
配列番号１１０：カスパーゼ阻害剤のアミノ酸配列。
配列番号１１１：カスパーゼ阻害剤のアミノ酸配列。
配列番号１１２：カスパーゼ阻害剤のアミノ酸配列。
配列番号１１３：カスパーゼ阻害剤のアミノ酸配列。
配列番号１１４：カスパーゼ阻害剤のアミノ酸配列。
配列番号１１５：カスパーゼ−３特異的阻害剤のアミノ酸配列。
配列番号１１６：カスパーゼ−３特異的阻害剤のアミノ酸配列。
配列番号１１７：カスパーゼ−３特異的阻害剤のアミノ酸配列。
配列番号１１８：カスパーゼ−３非特異的阻害剤のアミノ酸配列。
配列番号１１９：Ｆａｓの９９〜１０２位のアミノ酸配列。
配列番号１２０：Ｆａｓリガンドの１６２〜１６５位のアミノ酸配列。
配列番号１２１：アポトーシス誘導ペプチドのアミノ酸配列。
【０２３９】
【配列表】
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【図面の簡単な説明】
【図１】生理活性ペプチド設計の一例を示す。
【図２】生理活性ペプチド設計における本発明のシステム全体を示す。
【図３】１次スクリーニングの選択に用いられるプログラムのフローチャートを示す。
【図４】生理活性ペプチドの設計に用いられるプログラムのフローチャートを示す。なお、このフローチャートは、１次スクリーニングとしてアミノ酸相補プロファイル波形評価を行い、さらに２次スクリーニングを行なったものに対応する。
【図５】生理活性ペプチド設計における、３次スクリーニングについてのプログラムのフローチャートを示す。
【図６】アミノ酸相互作用領域評価（１次スクリーニング）についてのプログラムのフローチャートを示す。
【図７】リガンド（タンパク質）のアミノ酸配列からの断片化ペプチドの抽出を示す。
【図８】アミノ酸位置依存的結合有意性評価（１次スクリーニング）についてのプログラムのフローチャートを示す。
【図９】アミノ酸位置依存的結合有意性評価（１次スクリーニング）の概要を示す。
【図１０】生理活性ペプチドを設計するための装置の構成の例を示す。
【図１１】相補アミノ酸配列ＤＥＶＤと結晶構造の重ね合わせを示す。
【図１２】Ｆａｓ相補ペプチドテトラマーのアポトーシス誘導能を示す。
【図１３】Ｆａｓ相補ペプチドテトラマーで処理したマウス脳組織と腫瘍体積の統計データを示す。
【図１４】カスパーゼー３を標的タンパク質として、１次スクリーニング（アミノ酸位置依存的結合有意性評価）を行なった結果について示す。図１４Ａは、モチーフの各位置でのＰＳＳを示す。図１４Ｂは、モチーフの各位置でのＰＳＳマトリクスを示す。図１４Ｃは、モチーフの各位置でのＰＳＧマトリクスを示す。図１４Ｄは、解析用ライブラリを用いた相関解析を示す。図１４Ｅは、評価用ライブラリを用いた相関解析を示す。
【図１５】カスパーゼー７を標的タンパク質として、１次スクリーニング（アミノ酸位置依存的結合有意性評価）を行なった結果について示す。図１５Ａは、モチーフの各位置でのＰＳＳを示す。図１５Ｂは、モチーフの各位置でのＰＳＳマトリクスを示す。図１５Ｃは、モチーフの各位置でのＰＳＧマトリクスを示す。図１５Ｄは、解析用ライブラリを用いた相関解析を示す。図１５Ｅは、評価用ライブラリを用いた相関解析を示す。
【図１６】カスパーゼー８を標的タンパク質として、１次スクリーニング（アミノ酸位置依存的結合有意性評価）を行なった結果について示す。図１６Ａは、モチーフの各位置でのＰＳＳを示す。図１６Ｂは、モチーフの各位置でのＰＳＳマトリクスを示す。図１６Ｃは、モチーフの各位置でのＰＳＧマトリクスを示す。図１６Ｄは、解析用ライブラリを用いた相関解析を示す。図１６Ｅは、評価用ライブラリを用いた相関解析を示す。
【図１７】カスパーゼー９を標的タンパク質として、１次スクリーニング（アミノ酸位置依存的結合有意性評価）を行なった結果について示す。図１７Ａは、モチーフの各位置でのＰＳＳを示す。図１７Ｂは、モチーフの各位置でのＰＳＳマトリクスを示す。図１７Ｃは、モチーフの各位置でのＰＳＧマトリクスを示す。図１７Ｄは、解析用ライブラリを用いた相関解析を示す。図１７Ｅは、評価用ライブラリを用いた相関解析を示す。
【図１８】カスパーゼ−３特異的阻害ペプチドの設計におけるシステム構成を示す。
【図１９】Ｆａｓ（９９−１０２）に対するＦａｓ　Ｌｉｇａｎｄ４残基ペプチドの結合自由エネルギーを示す。
【図２０】４つのＷＥＷＴペプチドをＭＡＰ−８に結合させることによって得られたペプチドを示す。
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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