(57)【要約】酵素や情報伝達系に関係する蛋白質の機能、機構を立体的に理解することができる蛋白質機能発現機構表示のための蛋白質構造三次元表示システムを提供する。  蛋白質構造三次元表示システムは、蛋白質を構成する分子の座標データをそれぞれの蛋白質分子毎にレコードファイルとして格納している蛋白質データベースと、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読み出し一時記憶する読み出しバッファ手段と、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対してそれぞれに表示属性を設定する表示属性設定手段と、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読込み、当該ファイルに対応づけられている表示属性に基づいて、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示する表示処理手段とを備える。
2005022436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛋白質を構成する分子の座標データをそれぞれの蛋白質分子毎にレコードファイルとして格納している蛋白質データベースと、
前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読み出し一時記憶する読み出しバッファ手段と、
前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対してそれぞれに表示属性を設定する表示属性設定手段と、
前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読込み、当該ファイルに対応づけられている表示属性に基づいて、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示する表示処理手段と、
を備えることを特徴とする蛋白質構造三次元表示システム。
【請求項２】
請求項１に記載の蛋白質構造三次元表示システムにおいて、
前記表示属性設定手段は、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対して同じ表示属性を設定し、
前記表示処理手段が、複数の異なる蛋白質構造を同じ視点となるように、拡大、縮小、回転、並進の表示属性により表示する
ことを特徴とする蛋白質構造三次元表示システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蛋白質構造三次元表示システムにおいて、更に、
前記表示処理手段により表示された蛋白質構造の中の複数の原子をユーザの操作入力により特定する入力手段と、
前記表示処理手段にて表示された蛋白質構造の原子が前記入力手段によるユーザの操作入力により特定された場合、特定された原子の間に原子間の関係を表示する原子間関係表示処理を行う原子間関係表示処理手段と、
前記原子間関係表示処理により関係が表示された各原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持する表示属性保持手段と、
を備えることを特徴とする蛋白質構造三次元表示システム。
【請求項４】
請求項３に記載の蛋白質構造三次元表示システムにおいて、
前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に矢印を表示する矢印表示処理を行う矢印表示処理手段を備え、
前記表示属性保持手段は、前記矢印が表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持する
ことを特徴とする蛋白質構造三次元表示システム。
【請求項５】
請求項３に記載の蛋白質構造三次元表示システムにおいて、
前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に柱体状の直線を三次元表示する直線表示処理を行う直線表示処理手段を備え、
前記表示属性保持手段は、前記柱体状の直線が三次元表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持する
ことを特徴とする蛋白質構造三次元表示システム。
【請求項６】
請求項３に記載の蛋白質構造三次元表示システムにおいて、
前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に等間隔に配置された点体もしくは柱体またはその組み合わせを三次元表示する断続線表示処理を行う断続線表示処理手段を備え、
前記表示属性保持手段は、前記等間隔に配置された点体もしくは柱体またはその組み合わせが表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持する
ことを特徴とする蛋白質構造三次元表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、蛋白質科学、バイオインフォマティクス（情報処理技術を駆使して生物学を解析する分野）技術を利用することで、蛋白質、特に、酵素や情報伝達系に関わる蛋白質の機能、機構を立体的に理解することができるように、蛋白質構造データのファイルの複数を同時に開き、作用機構を表示するための矢印、断続線、直線等による結合状態を三次元的に表示することのできる蛋白質機能発現機構表示のための蛋白質構造三次元表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  物理的に、また、化学的に、新しい（未知の）物質の性質を調べたり、新しい物質を人工的に創造するために、Ｘ線結晶解析装置やＮＭＲなどの手法で物質の立体構造を決定し、決定された立体構造の情報がデータベースに蓄積され、その蓄積されたデータベースであるプロテイン・データ・バンク（ＰＤＢ：Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｄａｔａ  Ｂａｎｋ）の情報を利用して、研究・開発を行われている。【０００３】  このため、ＰＤＢには、蛋白質のＸ線結晶解析により明らかになった蛋白質の立体構造に関する情報が所定のデータフォーマットに従って登録されている。蛋白質は、複数のアミノ酸が一本の鎖のように連結して、この鎖が生体内で折りたたまることによって立体構造を形成している。この立体構造のデータがＰＤＢに登録され、利用可能な状態に格納されている。ＰＤＢには、具体的には、蛋白質の名前、管理番号、蛋白質を構成するアミノ酸残基を特定するアミノ酸残基番号、各アミノ酸残基を構成する各原子及びその三次元座標の情報（レコードデータ）が登録されている。【０００４】  これまでの化学的な研究の成果から、物質の立体構造とその機能との間には密接な関係があることが知られており、従って、物質の改変や新しい機能を創成するためには、各物質の立体構造中に共通的に存在する類似な構造を探し出すことなどを行い、各物質の立体構造が解析されて、その研究が行われる。【０００５】  このような解析のためには、従来から、蛋白質の立体構造を三次元的に表示できるソフトウェア「ＲＡＳＭＯＬ」が多くの研究者に利用されている（非特許文献１および非特許文献２参照）。この蛋白質立体構造表示ソフトウェア「ＲＡＳＭＯＬ」は、蛋白質のデータベース「ＰＤＢ」に対応したフォーマットで記述されたデータに基づいて、蛋白質の生体分子の立体構造を表示できるものとなっている。【０００６】  蛋白質立体構造表示ソフトウェア「ＲＡＳＭＯＬ」で蛋白質の立体構造の表示を行う場合、その表示については、ＰＤＢのそれぞれの蛋白質のレコードデータを、１ファイルずつ表示することができるが、複数ファイルの立体構造を時系列的に順次表示することはできない。また、触媒反応、情報伝達などの原子間、分子間の反応を表現する機能も含まれていない。【０００７】  この種の技術としては、特許文献１に示されるように、従来から、蛋白質分子の個々の局所構造間の相互作用が立体構造形成にどのように寄与しているかを評価するために、コンピュータを利用して、局所構造の関係を表示する蛋白質分子立体構造解析装置が開発されている。【０００８】  この蛋白質分子立体構造解析装置においては、蛋白質の立体構造形成は、互いに親和性をもったアミノ酸残基の側鎖同士が凝集し、接触しようとする力を主要な原動力としているとして、側鎖同士が接触しているか否かをもって、アミノ酸残基間の相互作用の指標とし、これらを判断し、その依存関係表示処理では、局所構造の間の依存関係を有向グラフを表す図形によって表示している。【０００９】
【非特許文献１】ＲＡＳＭＯＬ；ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｇｒａｐｈｉｓ  ｆｏｒ  ａｌｌ，Ｔｒｅｎｄｓ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｓｃｉ．２０−ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ  １９９５，ｐ．３７４−３７６
【非特許文献２】Ａ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｌｏｏｋ  ａｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；ＷＷＷ−Ｅｎｔｒｅｚ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  Ｄａｔａｂａｓｅ，Ｔｒｅｎｄｓ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｓｃｉ．２１−ＪＵＮＥ  １９９６，ｐ．２２６−２２９
【非特許文献３】Ｋｉｎｅｍａｇｅｓ−ｓｉｍｐｌｅ  ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｇｒａｐｈｉｃｓ  ｆｏｒ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｃｖｅ  ｔｅａｃｈｉｎｇ  ａｎｄ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｔｒｅｎｄｓ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｓｃｉ．１９−ＭＡＲＣＨ  １９９４，ｐ．１３５−１３８
【特許文献１】特開平０５−２８２３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  このため、従来においては、触媒反応、情報伝達などの原子間、分子間の反応を表現するためには、例えば、図１に示されるように、構造をより正確に表している「いす型」の模式図により、シンボル化した分子を表示して、その分子の一部分において、原子間の関係を矢印などで触媒機構を表現している。このような表現形態による触媒機構の表示においては、立体構造が考慮されていないため、十分に触媒機構の内容を表現しきれず、酵素分子の触媒機構のための十分な理解を得られないという問題がある。【００１１】  具体的に説明すると、図１は酵素の触媒機構を表現する模式図の一例であり、この模式図２００では、触媒機構を表現するための適当な分子状態２０１を適当に表示して、そのそれぞれの分子状態の関係を描画する。ここでは、基質（リガンド）が第１の中間体および第２の中間体を経て、第１の産物（リガンド）および第２の産物（リガンド）に至る触媒反応の可逆的なプロセスを表現しているものとなっている。しかし、このように表現形態では、立体構造が考慮されていないため、結合関係、分子間の電子の移動状態など、十分に詳細に表現することができない。【００１２】  蛋白質等の解析において、同様な立体構造を持つ分子間であれば、分子間の電子の移動により、同様な触媒機構による反応が起こることが想定されるが、図１に示すような模式図では、そのような内容を確認することができないという問題点がある。【００１３】  本発明は、上記のような従来における問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、酵素や情報伝達系に関わる蛋白質の機能、機構を立体的に理解することができるように、蛋白質構造データの複数ファイルを同時に開くことができ、触媒機構を表示するための矢印を三次元的に表示することのできる蛋白質機能発現機構表示のための蛋白質構造三次元表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  （１）上記のような目的を達成するため、本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、蛋白質を構成する分子の座標データをそれぞれの蛋白質分子毎にレコードファイルとして格納している蛋白質データベースと、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読み出し一時記憶する読み出しバッファ手段と、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対してそれぞれに表示属性を設定する表示属性設定手段と、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読込み、当該ファイルに対応づけられている表示属性に基づいて、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示する表示処理手段とを備えることを特徴とする。【００１５】  （２）また、本発明による蛋白質構造三次元表示システムは、前記（１）の蛋白質構造三次元表示システムの特徴に加えて、前記表示属性設定手段は、前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対して同じ表示属性を設定し、表示処理手段が、複数の異なる蛋白質構造を同じ視点となるように、拡大、縮小、回転、並進の表示属性により表示することを特徴とする。【００１６】  （３）また、本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、前記（１）または（２）の蛋白質構造三次元表示システムの特徴に加えて、更に、前記表示処理手段により表示された蛋白質構造の中の複数の原子をユーザの操作入力により特定する入力手段と、前記表示処理手段にて表示された蛋白質構造の原子が前記入力手段によるユーザの操作入力により特定された場合、特定された原子の間に原子間の関係を表示する原子間関係表示処理を行う原子間関係表示処理手段と、前記原子間関係表示処理により関係が表示された各原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持する表示属性保持手段を備えることを特徴とする。【００１７】  （４）本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、前記（３）の蛋白質構造三次元表示システムの特徴に加えて、前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に矢印を表示する矢印表示処理を行う矢印表示処理手段を備え、前記表示属性保持手段は、前記矢印が表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持することを特徴とする。【００１８】  （５）また、本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、前記（３）の蛋白質構造三次元表示システムの特徴に加えて、前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に柱体状の直線を三次元表示する直線表示処理を行う直線表示処理手段を備え、前記表示属性保持手段は、前記柱体状の直線が三次元表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持することを特徴とする。【００１９】  （６）また、本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、前記（３）の蛋白質構造三次元表示システムの特徴に加えて、前記原子間関係表示処理手段は、前記表示処理手段により三次元表示された蛋白質構造の原子の中で、相互作用する原子が前記入力手段によりユーザの操作入力により特定された場合、当該特定された原子の間に等間隔に配置された点体もしくは柱体またはその組み合わせを三次元表示する断続線表示処理を行う断続線表示処理手段を備え、前記表示属性保持手段は、前記等間隔に配置された点体もしくは柱体またはその組み合わせが表示された特定された原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして当該表示属性を保持することを特徴とする。【００２０】  上述したように、本発明によれば、蛋白質構造の原子間の関係は、原子間関係表示処理手段に備えられる矢印表示処理手段、直線表示処理手段、または断続線表示処理手段によって簡便に目視確認することを可能としたものである。矢印表示処理手段、直線表示処理手段、断続線表示処理手段は、それぞれが単独に用いられることにより、また、任意に組み合わせることにより、原子間の関係の表示を行うようにすることができる。つまり、各表示処理手段による原子間の関係の表示を直列的に組み合わせた表示のほか、各表示処理手段による表示を並列的に組み合わせた二重線状の表示も可能である。より具体的には、矢印と直線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態、矢印と断続線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態、直線と断続線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態などて、原子間の関係の表示を行うことができる。【００２１】  また、ここでの原子間関係表示処理手段（矢印表示処理手段、直線表示処理手段、断続線表示処理手段、およびこれらの組み合わせ）により表示される原子間の関係の各表示形態は、予め原子間の関係に対応させるように任意に定義付けしておくことにより、原子間の関係を目視により容易に確認することができて、その原子間の関係を簡単に把握することができる。
【発明の効果】
【００２２】  本発明による蛋白質構造三次元表示システムにおいては、蛋白質データベースが、蛋白質を構成する分子の座標データをそれぞれの蛋白質分子毎にレコードファイルとして格納しており、読み出しバッファ手段により、蛋白質データベースから前記蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読み出し一時記憶すると、表示属性設定手段が、蛋白質レコードファイルの複数ファイルに対してそれぞれに表示属性を設定しているので、表示処理手段が、読み出しバッファ手段を介して、蛋白質レコードファイルの複数ファイルを読込み、当該ファイルに対応づけられている表示属性に基づいて、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示する。このように、本発明の蛋白質構造三次元表示システムによれば、酵素蛋白質の触媒機構、蛋白質の相互作用的な機能（例えば情報伝達系等）等を表示するために、蛋白質レコードファイルの複数ファイルが読み込まれ、当該ファイルに対応づけられている表示属性に基づき、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示するので、蛋白質の立体構造モデルを三次元的・時系列的に連続的に表示することができる。このため、触媒の作用機構などが適切に表示画面上に表示されるものとなる。【００２３】  また、本発明の蛋白質構造三次元表示システムによれば、表示された蛋白質構造の原子の間で、相互作用する原子が、ユーザの操作入力により特定された場合に、当該原子間・分子間の関係が、原子の間を三次元表示の矢印、断続線または直線（等間隔に配置された点体もしくは柱体またはその組み合わせ）などによるマーク付け（矢印等により結ぶ形態の表示）により表示されるので、原子間の関係が適切に表現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】  以下、本発明を実施する場合の一形態について図面を参照して説明する。図２は、本発明による第１の実施例の蛋白質機能発現機構を表示するための蛋白質構造三次元表示システムの全体のシステム構成を示す図である。図２において、１０１は蛋白質立体構造データが格納されているデータベース、１０２は三次元構造・機能表示システム、１０３はディスプレイ装置、１０４は入力処理サブシステム、１０５はキーボード、１０６はポインティングデバイスのマウスである。【００２５】  データベース１０１には、蛋白質を構成する分子および原子の三次元座標の情報が、蛋白質立体構造データ（ＰＤＢ様式）として格納されている。三次元構造・機能表示システム１０２が、データベース１０１から読み込んだ蛋白質を構成する分子および原子の三次元座標の情報に基づいて、入力処理サブシステム１０４からの表示制御データに従って、表示処理のためのデータ加工を行い、表示装置１０３において、分子および原子などを三次元表示する。この三次元構造・機能表示システム１０２の主要部である蛋白質立体構造データから分子構造を三次元表示する高度な画像情報処理を行う表示処理エンジンとしては、蛋白質の立体構造を三次元表示するソフトウェア「ＲＡＳＭＯＬ」（非特許文献１，非特許文献２）が利用される。【００２６】  その場合、表示画面において分子構造を三次元表示する表示内容は、入力処理サブシステム１０４が出力する表示制御データに従って、蛋白質の構造が表示装置１０３の表示画面に三次元表示される。入力処理サブシステム１０４は、キーボード１０５およびポインティングデバイスのマウス１０６から受け付けたユーザの入力操作に基づくデータ入力に従って、三次元表示のための操作入力をリアルタイムに受け付け、ユーザの希望する表示視点の回転、反転、色づけの変更などの表示制御データを、三次元構造・機能表示システム１０２に供給する。三次元構造・機能表示システム１０２は、その表示制御データに基づいて、蛋白質を構成する分子および原子の三次元構造を表示する。【００２７】  このように、入力処理サブシステム１０４から三次元構造・機能表示システム１０２に供給される表示制御データは、ユーザのマウス操作やキーボードからのキー入力操作により生成されて、コマンドとして三次元構造・機能表示システム１０２に送られるが、それらの一連のコマンドは、スクリプトファイルとして予め作成されて記憶されている記憶装置または記憶媒体等から供給されても良い。【００２８】  その場合に、入力処理サブシステム１０４には、スクリプトファイルの内容を解釈する解釈処理部が設けられ、スクリプトファイルとされた一連のコマンドを順次解釈して実行させるように構成される。すなわち、入力処理サブシステム１０４により、三次元構造・機能表示システム１０２に対する表示制御データを生成して、分子構造を三次元表示する場合の表示の態様が制御される。【００２９】  図３は、蛋白質構造三次元表示システムの三次元構造・機能表示システムにおけるシステム要素の構成を詳細に示すブロック図である。図３において、１０１は蛋白質立体構造データが格納されているデータベース、１０２は三次元構造・機能表示システム、１０３はディスプレイ装置、１０４は入力処理サブシステムである。また、１１はファイルバッファ、１２は分子構造の三次元表示を行う表示処理部、１３は表示属性設定部、１４はスクリプトファイルを一時的に格納するスクリプトファイル記憶部、１５は三次元表示の矢印を描画する矢印表示処理部、１６は三次元表示の断続線（等間隔に配置された点体もしくは柱体またはこれらの組合せの列）を描画する断続線表示処理部、１７は三次元表示の直線（円柱状の直線）を描画する直線表示処理部である。５０は原子間関係表示処理部、５１は表示属性保持部である。【００３０】  蛋白質立体構造データが格納されているデータベース１０１，三次元構造・機能表示システム１０２，ディスプレイ装置１０３および入力処理サブシステム１０４は、蛋白質構造三次元表示システムのシステム構成（図２）により説明した内容と同様なシステム要素である。【００３１】  三次元構造・機能表示システム１０２は、図３に示されるように、分子構造の三次元表示処理を行う表示処理部１２を中心に構成され、他のシステム要素として、ファイルバッファ１１、表示属性設定部１３、スクリプトファイルを一時的に格納するスクリプトファイル記憶部１４、原子間関係表示処理部５０、表示属性保持部５１が備えられている。原子間関係表示処理部５０には、矢印表示処理部１５、断続線表示処理部１６、直線表示処理部１７が設けられており、これらを制御して、ユーザの操作入力により、相互作用する２つの原子が特定された場合に、その原子の間の関係を表示するための処理を行う。【００３２】  つまり、ユーザが入力処理サブシステム１０４を介して、表示処理部１２により表示された蛋白質構造の原子がユーザの操作入力により特定した場合、原子間関係表示処理部５０は、特定された原子の間の関係を表示する原子間関係表示処理を行う。これは、原子間関係表示処理部５０が、矢印表示処理部１５、断続線表示処理部１６、または、直線表示処理部１７を制御し、その表示処理を行う。このような表示処理が行われた場合、表示属性保持部５１は、原子間関係表示処理により関係が表示された各原子の座標データを前記表示属性に含ませて蛋白質レコードファイルに対応付けして、この表示属性のデータ（表示制御データ）を保持する。【００３３】  矢印表示処理部１５は、三次元表示の矢印を描画する表示処理を行い、断続線表示処理部１６は、三次元表示の小球等の点体、もしくは円柱等の柱体、またはこれらの組合せにより点線、破線、鎖線等の断続線を描画する表示処理を行う。直線表示処理部１７は、三次元表示の直線を描画する表示処理を行う。【００３４】  なお、図示されてないが、これらのシステム要素を制御する制御処理部が備えられており、制御処理部は、ユーザからの要求に応じて、ユーザが表示を希望する蛋白質の立体構造表示のためのレコードファイルを、データベース１０１にアクセスして取得し、また、スクリプトファイルのコマンドスクリプトに従って、各システム要素を制御して、ユーザの希望する表示形態に従って、分子構造をディスプレイ装置１０３の表示画面上に三次元表示する制御を行う。【００３５】  データベース１０１には、蛋白質を構成する分子の座標データがそれぞれの蛋白質分子毎にレコードファイルとして格納されている。ファイルバッファ１１は、表示画面に表示する蛋白質のレコードファイルの複数ファイルを読み出して一時記憶する。表示属性設定部１３は、蛋白質のレコードファイルの複数ファイルに対してそれぞれに表示属性を設定する。それぞれのレコードファイルごとに設定された表示属性は、表示処理部１２に供給される。表示処理部は、レコードファイルに対して設定されている表示属性の設定データ（表示制御データ）に従って、分子構造を三次元表示する表示処理を行う。【００３６】  表示処理部１２は、ファイルバッファ１１に読み込まれた蛋白質のレコードファイルの複数ファイルに対して、当該レコードファイルに対応づけられている表示属性に基づいて、順次に蛋白質を構成する分子の座標データによる蛋白質構造を三次元表示する。【００３７】  この場合に、表示属性設定部１３が、例えば、レコードファイルの複数ファイルに対して同じ表示属性を設定すると、表示処理部１２では、分子構造を三次元表示する場合において、複数の異なる蛋白質構造を同じ視点となるように、拡大、縮小、回転、並進の表示制御を行って、分子構造を表示することができる。このように表示すると、同じ視点において複数の異なる蛋白質の分子構造を画面表示することができる。設定された表示属性のデータは、表示属性保持部５１に記憶されて保持される。【００３８】  原子間関係表示処理部５０における矢印表示処理部１５、断続線表示処理部１６、および直線表示処理部１７は、表示画面に表示された２つの原子間の関係を三次元表示形態の矢印や、三次元表示形態の断続線や、三次元表示形態の直線の直線によりマーク付けして表示する。ディスプレイ装置の表示画面に三次元表示された分子構造（蛋白質構造レコードファイル）において、例えば、相互作用する原子の間など、原子の間の関係をマーク付けする２つの原子を特定する場合は、その指定は、具体的には、キーボード操作により各原子の原子番号を入力することにより指定する。あるいは、スクリプトファイルで予め指定する。各原子の原子番号は、ユーザが表示画面上において、表示画面上に表示された分子構造の各原子を、マウス操作によりポインターカーソルを操作することより確認することができる。また、表示画面において、三次元表示されている原子の位置をポインターカーソルにより選択して指示することにより、指定するようにしても良い。【００３９】  表示処理部１２が、表示画面に蛋白質の分子構造を三次元表示している場合、矢印表示処理部１５が起動されて、表示された蛋白質構造の中の複数の原子をユーザの操作入力により特定した場合に、すなわち、表示された蛋白質構造の原子の間で、相互作用する原子がユーザの操作入力により特定された場合に、当該原子の間の関係を三次元表示の矢印により表示する矢印表示処理を行う。このような表示を行うことにより、分子構造における作用機構を明確に表示することができる。また、この場合に、表示属性設定部１３には表示属性を一時的に保持するための記憶部が設けられている。例えば、原子間関係表示処理部５０の矢印表示処理部１５により表示処理が行われて、特定された相互作用する原子���座標データは、その時点において表示している蛋白質のレコードファイルの表示属性に含ませて、当該レコードファイルに対応付けして表示属性のデータとして保持する。【００４０】  断続線表示処理部１６は、矢印表示処理部１５が行う三次元表示の矢印とは表示形態が異なる三次元表示の断続線の表示を行う。断続線の表示処理は、矢印表示処理部１５が行う処理と同様な処理により行われる。つまり、特定された原子の間の関係を三次元表示の断続線で結ぶ表示を行う。具体的には、表示画面に表示された蛋白質構造の中の原子の間で、相互作用する原子がユーザの操作入力により特定された場合に、当該原子の間を等間隔に配置された点体による結合状態として表示する。断続線表示処理部１６は、後述するように、図中においては点体としての小球を等間隔に配置する点線の態様として説明しているが、円柱等の柱体を等間隔に配置する破線の態様や、小球等の点体および円柱等の柱体を組合せて配置する鎖線の表示形態を採用してもよい。【００４１】  直線表示処理部１７は、断続線表示処理部１６と同様に、矢印表示処理部１５が行う三次元表示の矢印に代えて、三次元表示の円柱等の柱体の表示を行うものであり、特定された原子の間の関係を三次元表示の円柱等の柱体で結ぶ表示を行う。具体的には、表示画面に表示された蛋白質構造の原子の間で、相互作用する原子がユーザの操作入力により特定された場合に、当該原子の間を円柱状等の柱体状の直線による結合の表示状態として三次元表示する。【００４２】  上述した原子間関係表示処理部５０における各表示処理部、すなわち、矢印表示処理部１５、断続線表示処理部１６、および直線表示処理部１７、ならびにこれらの組み合わせによる原子間の関係の表示処理は、表示処理部１２にて表示された蛋白質構造の原子の間で、相互作用する原子がユーザの操作入力により特定された場合に、当該原子の間に原子間の関係を表示するため利用される。【００４３】  図４は、複数のファイルを同時に開き順番に表示する三次元構造・機能表示システムの制御処理部による制御処理を説明するタイムチャートである。図４を参照して説明する。制御処理部が起動され、蛋白質構造レコードファイルの複数ファイルの表示処理を開始すると、スクリプトファイルに記述されたスクリプトの内容に従って、データベース１０１をアクセスし、該当する蛋白質の立体構造レコードデータの各ファイル（Ｆｉｌｅ  １，Ｆｉｌｅ  ２，Ｆｉｌｅ  ３，Ｆｉｌｅ  ４）をデータベース１０１からファイルバッファ１１に順次に読み込む。このとき、スクリプトファイルにおいて、表示する蛋白質構造レコードファイルの表示属性のデータが設定されていると、その表示属性の表示制御データにしたがって、表示画面に三次元表示処理が行われる。表示属性のデータが設定されてない場合には、表示属性設定部１３に予め設定されているデフォルトの表示属性データが用いられる。【００４４】  表示処理部１２による分子構造の三次元表示は、最後のレコードファイル（Ｆｉｌｅ  ４）のファイルバッファ１１の読み込み終了により開始される。スクリプトファイルにより、先に表示を指示されている最初のレコードファイル（Ｆｉｌｅ  １）の蛋白質の立体構造データの表示が行われる。その際に、ユーザは、表示画面を見て希望するようにその表示形態を変更する。例えば、拡大、縮小、回転、並進などで立体構造を動かす。また、その場合に、例えば、視点を固定する固定モードに設定する。固定モードに設定しない場合にはデフォルトの自動調節モードになる。表示属性の表示制御データは、表示属性設定部１３に設定されるので、表示内容を次のレコードファイル（Ｆｉｌｅ  ２）の蛋白質の立体構造データの表示に切り換える指示がなされると、その表示属性に従い、この第２番目のレコードファイル（Ｆｉｌｅ  ２）の蛋白質の立体構造データの表示が行われる。同様にして、表示内容を次のレコードファイル（Ｆｉｌｅ  ３）の蛋白質の立体構造データの表示に切り換える指示がなされると、その表示属性に従い、次は第３番目のレコードファイル（Ｆｉｌｅ  ３）の蛋白質の立体構造データの表示が行われる。また、続いて第４番目のレコードファイル（Ｆｉｌｅ  ４）の蛋白質の立体構造データの表示が行われる。【００４５】  このようにして、複数ファイルの蛋白質のレコードファイルを同時に開き、それぞれのレコードファイルによる蛋白質の分子構造の三次元表示の表示形態を任意に切り換え、また、表示形態を同じ視点として、または異なる視点として、任意に切り換えて表示することができる。さらに、これら分子構造の立体構造を表示する場合において、例えば相互作用する特定の原子の間の関係を三次元表示矢印によりマークして表示することができ、作用機構などを正確に表示できる。その場合において、矢印表示によりマークする原子の特定は、例えば、ポインティングデバイスのマウスやキーボードの入力装置の操作をユーザが行うことにより指定する。【００４６】  図４に示す制御処理のタイムチャートでは、第２番目のレコードファイル（Ｆｉｌｅ  ２）の蛋白質の立体構造データの表示の際に矢印・点線を表示することが指示され、また、第３番目のレコードファイル（Ｆｉｌｅ  ３）の蛋白質の立体構造データの表示の際にも、その指示がなされていることが示されている。【００４７】  次に具体的に、三次元表示される矢印の表示処理について説明する。図５〜図７は、１つのレコードファイルの蛋白質の立体構造データを表示している表示画面において矢印表示する操作例を説明する図である。図５に示すように、表示画面２１において、１つのレコードファイルにより蛋白質の立体構造データを表示し、その表示画面２１において、相互作用していると判定できる原子の間をマークするため、画面中央の右側よりの２つの原子を特定して、矢印表示を指示すると、これにより、図６に示す表示画面２２のように、その２つの原子の間に矢印２２ａの表示がなされる。この結果、表示画面２２において、相互作用する原子から原子へと矢印２２ａが表示される。【００４８】  また、別の原子の間において、その２つの原子を指定すると、図７に示すように、表示画面２３において、画面中央部の２つの原子の間に矢印２３ａの表示がなされる。なお、ここでの表示処理部１２が行う分子構造の表示処理では、２つの原子間の距離を判定し、所定値以上に近い原子どうし互いに結合していると判定して結合の表示処理を行っているので、２つの原子��では結合状態が表示されると共に、表示画面２３の中央部の２つの原子の間において、結合状態と共にその原子間に矢印２３ａの表示が行われている。この結合状態の表示・非表示は、後述するように、ユーザのコマンド入力により任意に切り換えることができる。【００４９】  図８は、矢印表示に変えて、２つの原子の間を三次元表示の点線の表示形態により表示している表示画面の一例を示す図である。図８に示すように、１つのレコードファイルの蛋白質の立体構造データを表示している表示画面２４では、指示により特定された３組の２つの原子間を３つの点線（断続線）２４ａ，２４ｂ，２４ｃにより結ばれて表示されている。このように、複数組であっても相互作用する原子を特定して、その原子を指示することで、その間の関係を示すための点線の表示や矢印の表示などを三次元表示として行うことができる。【００５０】  図９は、三次元表示する矢印表示の表示形態を詳細に説明する図である。また、図１０は、三次元表示する断続線表示の表示形態を詳細に説明する図である。三次元表示する矢印の表示では、図９に示すように、原子は球体に表示され、第１の原子３１と第２の原子３３の間を三次元表示の矢印３２で結ぶような表示形態で表示する。矢印３２は、円弧を描くチューブと円錐を組み合わせたオブジェクトとして表示する。これにより、向き（視点）を変えた表示を行っても明瞭に矢印が表示されているものとなっている。分子構造の三次元表示においては、分子構造の向きを変えて表示を行うことが頻繁に行われるが、その場合において、設定した矢印の表示の向きを変えて表示しても、その視認性が低下することはない。図９（ａ）の表示形態を手前に回転した状態が図９（ｂ）に示す表示形態であり、図９（ｂ）に示す表示形態から、さらに手前に回転した表示形態が図９（ｃ）に示す表示形態となっている。この矢印表示では、矢印の表示色（色彩）を任意に設定変更可能な色設定変更手段（図示せず）を設けることにより、必要に応じて簡易に表示色を変更することができる。【００５１】  図１０に示すように、三次元表示する断続線表示の表示形態では、原子間に点体を等間隔に並べて三次元的な点線を表示する。断続線表示の三次元表示では、原子が球体に表示されるので、点線のための点体は、それに比較して十分に小さい球体とする表示形態での表示とし、原子には触れないように描画する。ここでは、第１の原子４１と第２の原子４３の間を、三次元表示の点体の列による断続線表示４２により結ぶ表示としている。これにより、図９の矢印表示と同様に、向き（視点）を変えた表示を行っても明瞭に点線が表示されているものとなっている。この場合にあっては、設定した断続線表示の向きを変えて表示しても、その視認性が低下することはない。図１０（ａ）の表示形態から第２の原子４３を手前に回転した状態が、図１０（ｂ）に示す表示形態となっている。この場合にあっては、三次元表示の断続線表示４２により、２つの原子間の関係が表示される表示形態となっている。これらの断続線表示では、断続線の表示色を任意に設定変更可能な色彩設定変更手段（図示せず）を設けることにより、必要に応じて簡易に表示色を設定変更することができる。なお、直��表示の場合においても、同様に表示色を任意に設定変更できる色設定変更手段（図示せず）を設けられる。【００５２】  ここでの実施例の蛋白質構造三次元表示システムでは、前述したように、データベースに格納されている蛋白質のレコードファイルの複数ファイルを同時に開き、表示属性設定部において設定した表示属性のデータの内容に従って、蛋白質の分子構造を三次元表示して、それぞれの蛋白質立体構造データを比較できる。理解を深めるために、その場合の表示画面例について説明する。図１１は、視点モードが自動調節モードに設定されている場合の表示画面の変化を説明する図であり、図１２は、視点モードが固定モードに設定されている場合の表示画面の変化を説明する図である。【００５３】  視点モードが自動調節モードに設定されていると、図１１に示すように、蛋白質の立体構造のレコードファイルを表示する場合において、表示画面２５のように最初のファイルを表示している状態から、次のファイルの表示を指示すると、自動調節モードの表示設定では、表示画面２６のように表示される。これは、まず、蛋白質の立体構造の全体を表示するため、座標系が変更され、倍率が縮小されて表示されるためである。【００５４】  これに対して、視点モードが固定モードに設定されている場合には、図１２に示すように、蛋白質の立体構造のレコードファイルを表示する場合、表示画面２７のように最初のファイルを表示している状態から、次のファイルの表示を指示すると、表示画面２８のように表示され、直前の表示属性のデータを継承して、同じ座標系で、同じ倍率により表示される。その場合に分子を構成する同じ原子が、同じ位置に表示されるので、複数の異なる分子の立体構造の比較をユーザが簡単にできるようになる。表示画面２８では、表示された次のレコードファイルに対応づけられた表示属性には、相互作用する原子間に断続線表示が設定されていたので、その設定の状態で表示される。このような断続線表示により触媒反応における遷移状態などを表示でき、その状態を比較できる。なお、直線表示が設定されている場合には、前述の点線に代わり、円柱等の柱体状の直線が表示される。【００５５】  前述したように、ここでの実施例の蛋白質構造三次元表示システムでは、データベースに格納されている蛋白質のレコードファイルの複数ファイルを同時に開き、表示属性設定部において設定した表示属性の内容に従って、分子構造を三次元表示して、それぞれの蛋白質の立体構造データをユーザが比較できるようにしている。そのため、２つの原子の間の関係を表示するために、三次元表示の矢印表示、直線表示、または断続線表示などの処理を行うが、分子構造の三次元表示処理を行う主要部の表示処理部では、蛋白質立体構造データにしたがって、各原子の座標データを判別し、所定値以上に近い距離ある原子間は結合状態にあるとして、その原子の間はバー（円柱状の直線）表示により結合された状態として表示される。また、蛋白質の立体構造のレコードファイルの結合情報が存在する場合には、その結合情報に従って、分子構造の表示の際には、分子画像に結合状態が表示される。これらの結合状態の表示は、ユーザの希望により任意に切り換えられる。【００５６】  結合状態は、蛋白質のレコードファイルの結合情報に従って、その結合状態が表示されるが、その表示・非表示は任意に切り換えられる。分子の触媒機構などの解析では、２つの原子間の距離（近さ）が重要になる。また、結合状態にあるかないかについても、その状態を表示させることが重要である。ユーザは、これらの表示を参考して、相互作用を行う原子を特定して、その間に矢印表示または断続線表示の設定を行う。そのため、本実施例の蛋白質構造三次元表示システムでは、分子構造の表示において、結合状態の表示を様々に変更して表示することができるような機能を有するものとなっている。【００５７】  また、矢印の三次元表示を行う場合について、矢印の表示形態を維持しつつ、矢印の始点と終点とを結ぶ直線を軸として回転させて表示することができる調整が可能な表示調整手段（図示せず）が設けられている。この表示調整手段により、三次元表示を行う矢印の表示状態を適切に微調整することができる。【００５８】  図１３〜図１６は、分子構造を表示する際の原子間の結合状態の表示処理を説明する図である。図１３は、表示処理部が原子間距離に従って結合状態を表示している表示画面２９を示し、図１４は、原子番号表示を併せて行っている場合の表示画面３０を示している。この場合のレコードファイルに登録されている結合情報（ＣＯＮＥＣＴ行／ＰＤＢフォーマット）は、
ＣＯＮＥＣＴ  ２７４８  ２７４６  ６２６１
ＣＯＮＥＣＴ  ３１３１  ６２９０
ＣＯＮＥＣＴ  ６２６１  ６２６２  ６２７０  ２７４８  ６２７２
ＣＯＮＥＣＴ  ６２９０  ６２８５  ３１３１
となっており、この結合情報からは、６２６１番の原子と６２９０番の原子は結合していない。したがって、このようなレコードファイルに登録されている結合情報を反映した結合状態の表示では、図１６に示すように表示画面４２となる。【００５９】  なお、結合情報を反映しない表示では、各原子の座標情報に基づき原子間の規定の距離を判定して、その結合状態を表示するので、図１５に示す表示画面４１のように、結合している状態の表示形態となる。この結合状態の表示を切り換えて、その２つの原子の間の結合状態を、例えば、前述したような三次元表示の矢印表示または断続線表示に設定して、この２つの原子の間が相互作用が働く可能性があることを示すためのマーク付けを行うことができる。つまり、結合情報による結合状態の表示・非表示を切り換えることで、このような原子を見つけることでき、そのような原子を見つけた場合に、三次元表示の矢印表示または断続線表示を設定してマーク付けできる。【００６０】  また、ここでの蛋白質構造三次元表示システムのそれぞれのシステム要素は、インターネットの仕組みを利用したネットワークシステムとして構成されても良い。その場合に、データベース１０１としては、ネットワーク上で情報提供サービスを行っているプロテイン・データ・バンク（ＰＤＢ）等が利用でき、三次元構造・機能表示システム１０２、ディスプレイ装置１０３、入力処理サブシステム１０４としては、インターネットに接続された状態のパーソナルコンピュータ、ワークステーションなどが利用できる。図１７および図１８は、ネットワークシステムとして構成された蛋白質構造三次元表示システムの表示画面例を示している。図１７に示す表示画面４３は、三次元表示の矢印表示を行っている図７の表示画面２３に対応しており、図１８に示す表示画面４４は、三次元表示の断続線表示を行っている図８の表示画面２４に対応している。【００６１】  次に、前述した矢印表示処理部１５の矢印表示処理について説明する。図１９は矢印表示処理の処理フローを説明するフローチャートである。前述したように、三次元表示の矢印表示処理では、矢印表示する始点および終点が、２つの原子を特定する指示により与えられ、矢印表示の指示が与えられて処理が行われるが、ここでは、ユーザ入力によるコマンドまたはスクリプトにより受け付けて処理が行われるものとして説明する。【００６２】  図１９に示すように、処理を開始すると、まず、曲線矢印の中心位置をデフォルトで設定し（ステップ３０１）、スクリプトまたはコマンドによるユーザ入力により、始点の原子Ａおよび終点の原子Ｂの原子番号の指示と矢印表示のコマンド指示とが与えられる（ステップ３０２）。描画のためのデータが与えられたので、始点および終点の２点およびデフォルトで設定された曲線矢印の中心が直線をなすか否かを判定し（ステップ３０３）、直線をなす場合には、曲線矢印として描画できないので、原子Ａから原子Ｂに直線状の矢印を描画する（ステップ３０４）。【００６３】  また、２点および中心が直線とならない場合には、２つの原子の位置とデフォルトで設定された曲線矢印の中心位置からなる平面を規定する（ステップ３０５）。２つの原子の始点および終点��位置関係を判別して、それぞれに対応して曲線矢印を描画する（ステップ３０６〜ステップ３０９）。また、描画を中止するユーザ入力があるか否かを判別して、描画を中止するコマンドが入力されていた場合には、矢印の描画を中止する（ステップ３１０〜ステップ３１１）。【００６４】  次に、前述した断続線表示処理部１６の断続線表示処理について説明する。図２０は断続線表示処理の処理フローを説明するフローチャートである。断続線表示処理においても、表示する始点および終点が、２つの原子を特定する指示により与えられ、表示指示が与えられて処理が行われるが、ここでは、ユーザ入力によりコマンドまたはスクリプトにより受け付けて処理が行われるものとして説明する。【００６５】  点体の並びとして点線を描画するので、このため点体（小球）の球間隔をデフォルトで設定する（ステップ３２１）、スクリプトまたはコマンドによるユーザ入力により、始点の原子Ａおよび終点の原子Ｂの原子番号の指示と断続線表示のコマンド指示を与えられると（ステップ３２２）、２つの原子の間に、ファンデルワールス半径分の距離を除く部分に、等間隔に点体（小球）を表示するようにして点線を描画する（ステップ３２３）。描画を中止するユーザ入力があるか否かを判別して、描画を中止するコマンドが入力されていた場合には、矢印の描画を中止する（ステップ３２４〜ステップ３２５）。【００６６】  図２１〜図２４は、スクリプトファイルの記述例を示す図である。前述したように、それぞれの蛋白質の立体構造を表示する表示属性（表示制御データ）は、ファイル操作を含む一連のコマンド列のスクリプトファイルとして記述されて与えられる。このスクリプトファイルのコマンド列による分子構造の表示処理については、本発明とは直接に関係しないのでその詳細な説明は省略するが、コマンド処理については、概略は、次のように行われる。これらの処理は、蛋白質立体構造表示ソフトウェア「ＲＡＳＭＯＬ」における処理と同様である。【００６７】  分子構造の立体構造データのレコードファイルを読み込み、そのデータに基づく表示処理については、次のように行う。
（１）ＰＤＢフォーマットのファイルを読み込む。なお、ＮＭＲ複数モデルには対応しておらず、１つのファイルにつき、１つの分子モデルが記述されていることを前提とする。
（２）原子間距離に基づき原子間結合を自動判定する。また、ＤＳＳＰアルゴリズムを用いて２次構造を決定する。【００６８】  ＰＤＢフォーマットファイルで読む行と取得するデータ項目は、以下の通りである。
（ａ）．「ＨＥＡＤＥＲ」行を読み込み、「分類、日付、ＰＤＢコード」の各データ項目を取得する。
（ｂ）「ＣＯＭＰＮＤ」行を読み込み、「分子名」のデータ項目を取り込む。この場合において、最初の「ＣＯＭＰＮＤ」行が”ＭＯＬ＿ＩＤ：”で始まっていない場合には、１１〜７０カラムを取得する。最初の「ＣＯＭＰＮＤ」行が”ＭＯＬ＿ＩＤ：”で始まっている場合には、２２〜７０カラムを取得する。
（ｃ）「ＳＯＵＲＣＥ」行を読み込み、「生物種」のデータ項目を取り込む。この場合において、最初の「ＳＯＵＲＣＥ」行が”ＭＯＬ＿ＩＤ：”で始まっていない場合には、１１〜７０カラムを取得する。最初の「ＳＯＵＲＣＥ」行が”ＭＯＬ＿ＩＤ：”で始まっている場合、さらに、その後に”ＯＲＧＡＮＩＳＭ＿ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ：”で始まるＳＯＵＲＥ行があったら３３〜７０カラムを取得し、また、”ＯＲＧＡＮＩＳＭ＿ＣＯＭＭＯＮ：”で始まるＳＯＵＲＥ行があったら２９〜７０カラムを取得する。両方あれば、両方を取得する。
（ｄ）「ＡＴＯＭ，ＨＥＴＡＴＭ」行を読み込み、「原子ＩＤ、原子名、ＡｌｔＬｏｃ、残基名、ｃｈａｉｎＩＤ、残基ＩＤ、インサーションコード、空間座標ｘ、空間座標ｙ、空間座標ｚ、占有率、温度因子」の各データ項目を取り込む。
（ｅ）「ＣＯＮＥＣＴ」行を読み込み、「結合開始原子ＩＤ（カラム７〜１１）、結合終端原子ＩＤ（カラム１２〜１６）、結合終端原子ＩＤ（カラム１７〜２１）、結合終端原子ＩＤ（カラム２２〜２６）、結合終端原子ＩＤ（カラム２７〜３１）、」のデータ項目を取り込む。この場合において、複数のＡｌｔｅｒｎａｔｅ  ｌｏｃａｔｉｏｎが指定されていれば、占有率の最も大きいものをデフォルトとして採用するために使う。【００６９】  原子間結合の判定処理
（１）一般的な結合
分子中の全ての原子のペアに対して、原子間距離（Å）を計算し、次の条件を満たすとき結合していると判定する。
０．４Å＜原子間距離＜（二つの原子の共有半径の和）＋０．５６Å
（２）バックボーン形成
同一ｃｈａｉｎのＣα原子を順に仮想的に結合していく。但し、原子間距離が４．２０Å以上離れている場合は結合させない。
（３）ジスルフィド結合
分子中の全てのシステイン残基のＳ原子ペアに対して原子間距離（Å）を計算し、次の条件を満たすとき結合していると判定する。
原子間距離＜３．０Å【００７０】（４）水素結合の判定処理
ａ．蛋白質の場合、
１．水素原子の位置を決定する。Ｎ−Ｈ間の距離は１オングストロームとし、方向は１つ前の残基のＣ−Ｏ：結合に平行とする。
２．Ｃα原子−Ｃα原子の距離が９オングストロームの場合に限る。
３．結合エネルギーの計算を次の式により行う。
Ｅ＝（３３２／ε）（ｑ１ｑ２／Ｒ１２）  （ｋｃａｌ／ｍｏｌ）
ここでεは誘電率であり、
ｑ１ｑ２は電荷素量ｅ０を単位とした電荷
Ｒ１２は距離（単位：オングストローム）
である。
４．結合エネルギーを計算した結果による補正処理
Ｅ＞−５００ｋｃａｌ／ｍｏｌのときは、Ｅ＝０とする。
５．各残基について、結合エネルギーの低い順に二つの結合を保持する。【００７１】  ｂ．ＤＮＡの場合
１．同一ｃｈａｉｎでない全てのＡ−Ｔペア、Ｃ−Ｇペアについて、プリン骨格Ｎ１原子とピリミジン骨格Ｎ３原子間の距離が５オングストローム以内で最小のものを見つけて結合とみなす。
２．Ａ−Ｔペア、Ｃ−Ｇペアそれぞれの場合で、残りの水素結合を処理する。【００７２】２次構造の推定処理
（１）αヘリックス構造
ある一定間隔（ｐｉｔｃｈで指定）離れた残基間に水素結合が存在する状況が２つ以上連続して現れた場合、αヘリックス構造とみなす。
（２）βシート構造
連続する３つの残基をひとつの単位として、水素結合のパターンを探す。パターンに適合している場合、連続する３残基のうちの中央の残基がβシート構造とみなされる。
（３）ターン構造
各残基について、角度κを計算する。κ＞７０°のとき、残基３はターン構造とみなされる。【００７３】  上述した説明においては、蛋白質構造の原子間の関係の表示処理を行う原子間関係表示処理部における、矢印表示処理部１５，直線表示処理部１７，断続線表示処理部１６の各表示処理部は、各々独立したシステム要素として説明したが、それぞれを組み合わせることにより、各システム要素による表示を直列的に組み合わせた表示のほか、各システム要素による表示を並列的に組み合わせた二重線状の表示とすることもできる。すなわち、矢印と直線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態、矢印と断続線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態、直線と断続線とを直列的あるいは並列的に組み合わせた形態によって、蛋白質構造の原子間の関係の表示を行うことができる。これにより、複数の蛋白質構造の原子間の関係の表示を行う場合、それぞれの関係を区別した表示とすることができる。これにより、簡便に目視確認することができるようになる。【００７４】  また、原子間関係表示処理部（矢印表示処理部、直線表示処理部、断続線表示処理部、およびこれらの組み合わせ）にて表示される各表示形態は、予め原子間の関係に対応させるように任意に定義付けしておくことにより、種類の異なる原子間の関係を目視確認することができ、その関係をきわめて簡単に把握することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】  時系列的な酵素機能・情報伝達などのメカニズムを三次元的に表示できるシステムなので、このシステムを用いることにより、分子モデリングにより、創薬及び新規の蛋白質機能を開発するのに使用することができる。【００７６】  また、本発明の蛋白質構造三次元表示システムは、蛋白質の立体構造データのレコードファイルの複数ファイルを開いて、分子構造の立体構造を三次元表示でき、同じ視点により複数ファイルの立体構造データを表示でき、２つの原子の間に矢印表示、直線表示または断続線表示を三次元表示できるので、蛋白質、酵素、情報伝達系蛋白質などの分子間・原子間の関係を時系列に立体的に表示することができる。矢印表示をチューブ、円錐などで表現して、立体的にいずれの方向からも、矢印として認識できる状態で表示することができ、見る角度を変更しても、分子間・原子間の関係を一律的に表示できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】［図１］酵素の触媒機構を表現する模式図の一例を示す図である。
［図２］本発明による蛋白質機能発現機構を表示するための蛋白質構造三次元表示システムの全体のシステム構成を示す図である。
［図３］蛋白質構造三次元表示システムの三次元構造・機能表示システムにおけるシステム要素の構成を詳細に示すブロック図である。
［図４］複数のファイルを同時に開き順番に表示する三次元構造・機能表示システムの制御処理部による制御処理を説明するタイムチャートである。
［図５］１つのレコードファイルの蛋白質の立体構造データを表示している表示画面において矢印表示する操作例を説明する第１の図である。
［図６］１つのレコードファイルの蛋白質の立体構造データを表示している表示画面において矢印表示する操作例を説明する第２の図である。
［図７］１つのレコードファイルの蛋白質の立体構造データを表示している表示画面において矢印表示する操作例を説明する第３の図である。
［図８］２つの原子の間に三次元表示の点線を表示している表示画面の一例を示す図である。
［図９］三次元表示する矢印表示の表示形態を詳細に説明する図である。
［図１０］三次元表示する断続線表示の表示形態を詳細に説明する図である。
［図１１］視点モードが自動調節モードに設定されている場合の表示画面の変化を説明する図である。
［図１２］視点モードが固定モードに設定されている場合の表示画面の変化を説明する図である。
［図１３］分子構造を表示する際の原子間の結合状態の表示処理を説明する第１の図である。
［図１４］分子構造を表示する際の原子間の結合状態の表示処理を説明する第２の図である。
［図１５］分子構造を表示する際の原子間の結合状態の表示処理を説明する第３の図である。
［図１６］分子構造を表示する際の原子間の結合状態の表示処理を説明する第４の図である。
［図１７］ネットワークシステムとして構成された蛋白質構造三次元表示システムの表示画面例を示す第１の図である。
［図１８］ネットワークシステムとして構成された蛋白質構造三次元表示システムの表示画面例を示す第２の図である。
［図１９］矢印表示処理の処理フローを説明するフローチャートである。
［図２０］断続線表示処理の処理フローを説明するフローチャートである。
［図２１］スクリプトファイルの記述例を示す第１の図である。
［図２２］スクリプトファイルの記述例を示す第２の図である。
［図２３］スクリプトファイルの記述例を示す第３の図である。
［図２４］スクリプトファイルの記述例を示す第４の図である。
【符号の説明】
【００７８】  １１  ファイルバッファ
１２  表示処理部
１３  表示属性設定部
１４  スクリプトファイル記憶部
１５  矢印表示処理部
１６  断続線表示処理部
１７  直線表示処理部
５０  原子間関係表示処理部
５１  表示属性保持部
１０１  データベース
１０２  三次元構造・機能表示システム
１０３  ディスプレイ装置
１０４  入力処理サブシステム
１０５  キーボード
１０６  マウス
【図１】
2005022436.tif 000003
【図２】
2005022436.tif 000004
【図３】
2005022436.tif 000005
【図４】
2005022436.tif 000006
【図５】
2005022436.tif 000007
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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