(57)【要約】本発明は、タンパク質構造を表す分子モデルの構築において使用されるモジュール構成成分に関する。より具体的には、本発明は、あらゆるタンパク質構造のフォールドを表すモデル、または一定のスケールを確立することによってそれらの実際のサイズに比例するモデルさえも構築するために、二次構造の要素を形成しないタンパク質の部分および二次構造の要素の部分を表す構成成分、ならびにそれらの連結物を開示する。該モデルは、当該分野における研究作業において目的の教示およびタンパク質構造の可視化のために有用である。
2006518066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の構成成分：
ｉ）二次構造の要素を形成せず、かつ成分（ｉｉ）を連結するために使用されるタンパク質の領域を表すための成分；
ｉｉ）場合によっては次の成分の少なくとも１つを含む、二次構造の要素を表すための成分；
ｉｉｉ）水素結合の図形的表現のための成分；
ｉｖ）モデルの機械的安定化のための補強成分、
の１種以上を含有する、タンパク質構造もしくはタンパク質構造の一部を表すための三次元モデル。
【請求項２】
次の構成成分：
ｉ）二次構造の要素を形成せず、かつ成分（ｉｉ）を連結するために使用されるタンパク質の領域を表すための成分；
ｉｉａ）該要素がαヘリックス（または３１０もしくはπヘリックス）である、二次構造の要素を表すための成分；
ｉｉｂ）該要素がβ鎖である、二次構造の要素を表すための成分；
ｉｉｉ）水素結合の図形的表現のための成分；
ｉｖａ）ワイヤまたは小さい棒（ｒｏｄ）の形態におけるモデルの機械的安定化のための補強成分；
ｉｖｂ）帯（ｓｔｒｉｐ）の形態におけるモデルの機械的安定化のための補強成分、
の１種以上を含有する、請求項１に記載の三次元モデル。
【請求項３】
該構成成分（ｉ）および（ｉｉｉ）が延ばされた形態を呈する、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項４】
該構成成分（ｉｉａ）が円筒またはらせん形態を呈する、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項５】
該構成成分（ｉｉｂ）が平らな延ばされた形態を呈する、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項６】
該構成成分（ｉｉｂ）が楕円形の断面および表面における溝を呈する、請求項５に記載の三次元モデル。
【請求項７】
該構成成分が、単一の断片または１組の中空または中空でない断片によって形成される、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項８】
タンパク質の構造上の要素が１種以上の構成成分によって構成される、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項９】
該構成成分（ｉｉａ）および（ｉｉｂ）が、他の同じかまたは異なる構成成分を適合させるための連結物を提供する、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項１０】
該構成成分（ｉｉａ）が２つの適合連結物を提供し、そして構成成分（ｉｉｂ）が４つの適合連結物を提供する、請求項９に記載の三次元モデル。
【請求項１１】
該構成成分（ｉｉａ）および（ｉｉｂ）が１つの末端に雌適合連結物を提供する、請求項９に記載の三次元モデル。
【請求項１２】
モデルの該構成成分（ｉｉａ）および（ｉｉｂ）が、他の末端に雄もしくは雌の適合連結物を提供する、請求項１１に記載の三次元モデル。
【請求項１３】
モデルが、形態、色彩および／または材料であってもよい特徴によって種々の単位を示す構成成分（ｉｉａ）および／または（ｉｉｂ）を含有する、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項１４】
モデルが、矢または円錐の形態における構成成分（ｉｉａ）および／または（ｉｉｂ）を含有する、請求項１３に記載の三次元モデル。
【請求項１５】
それらが各末端に雌適合連結物を提供する、請求項１４に記載の三次元モデル。
【請求項１６】
該構成成分（ｉｉａ）および／または（ｉｉｂ）が、モデルの構成成分および補足物（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ）によって形成される、請求項１３に記載の三次元モデル。
【請求項１７】
該構成成分（ｉｉａ）および／または（ｉｉｂ）が、モデルの他の構成成分に適合するための側面連結物を提供する、請求項９に記載の三次元モデル。
【請求項１８】
該構成成分（ｉｉｂ）が構成成分（ｉｉｉ）に適合されるように各側面に少なくとも１個の雌連結物を提供する、請求項１７に記載の三次元モデル。
【請求項１９】
該構成成分（ｉ）が構成成分（ｉｉ）の末端における雌連結物に適合される、請求項１〜１８に記載の三次元モデル。
【請求項２０】
該構成成分（ｉｉｉ）が構成成分（ｉｉ）の側面における雌連結物に適合される、請求項１〜１８に記載の三次元モデル。
【請求項２１】
該構成成分（ｉ）および（ｉｉｉ）が、それぞれ末端および側面の該雌連結物の穴より小さい直径を提供する、請求項１〜１８に記載の三次元モデル。
【請求項２２】
モデルがワイヤの形態における構成成分（ｉ）および／または（ｉｉｉ）を含有する、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項２３】
モデルがワイヤまたは小さい棒の形態における構成成分（ｉｖａ）を含有する、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項２４】
モデルが、半矢形頭部の形態における末端と他の反対側の平らな末端をもつ構成成分（ｉｖａ）を含有する、請求項２３に記載の三次元モデル。
【請求項２５】
モデルが帯の形態における構成成分（ｉｖｂ）を含有する、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項２６】
モデルが末端に穴を提供する構成成分（ｉｖｂ）を含有する、請求項２５に記載の三次元モデル。
【請求項２７】
該構成成分（ｉｖａ）が、構成成分（ｉｉｂ）の側面の雌適合連結物に連結される、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項２８】
該構成成分（ｉｖｂ）が、構成成分（ｉｉ）の雄連結物または構成成分（ｉ）に連結される、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項２９】
該構成成分が、すべての材料または材料の混合物、特に木材、ポリマー、金属またはセラミックス、より特にポリマーによって構成される、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項３０】
構成成分（ｉ）および／または（ｉｉｉ）が、それを変形するような力が取り払われた後に与えられた位置に残っている記憶性のない柔軟なワイヤである、請求項２９に記載の三次元モデル。
【請求項３１】
構成成分（ｉ）および／または（ｉｉｉ）が、ポリマー材料で被覆された内部の金属フィラメントから構成される、請求項３０に記載の三次元モデル。
【請求項３２】
該構成成分（ｉｉ）および（ｉｖ）がポリマー材料から構成される、請求項２９に記載の三次元モデル。
【請求項３３】
該構成成分（ｉｉｂ）および（ｉｖｂ）が柔軟なポリマー材料から構成される、請求項３２に記載の三次元モデル。
【請求項３４】
モデルが種々の色彩の構成成分を含有する、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項３５】
モデルが、少なくとも２種の異なる色彩、特に青および赤の構成成分（ｉｉ）を含有する、請求項３４に記載の三次元モデル。
【請求項３６】
モデルが構成成分（ｉｉ）と同じ色彩の構成成分（ｉ）を含有する、請求項３４に記載の三次元モデル。
【請求項３７】
モデルが白色の構成成分（ｉｉｉ）を含有する、請求項３４に記載の三次元モデル。
【請求項３８】
モデルが透明な構成成分（ｉｖ）を含有する、請求項３４に記載の三次元モデル。
【請求項３９】
モデルがあらゆるスケールの構成成分を含有する、請求項２に記載の三次元モデル。
【請求項４０】
モデルが、自然界に見いだされるものに比例するスケールを表す測定値をもつ構成成分を含有する、請求項３９に記載の三次元モデル。
【請求項４１】
モデルが、ペプチド鎖における一定数の残基を表す構成成分を含有する、請求項４０に記載の三次元モデル。
【請求項４２】
モデルが同じ長さの構成成分（ｉｉａ）および（ｉｉｂ）を含有する、請求項３９に記載の三次元モデル。
【請求項４３】
請求項１〜４２に記載のモデルを構築することを意図する、タンパク質構造もしくはタンパク質構造の一部についての三次元モデルを表現するためのキット。
【請求項４４】
該モデルが請求項１〜４２のいずれかに記載される、タンパク質構造もしくはタンパク質構造の一部についての三次元モデルを表現するためのキット。
【請求項４５】
少なくとも：
◆次のように分配される構成成分（ｉ）：
○１２ｃｍの長さの７２の成分；
○１７ｃｍの長さの１８の成分；
○２２ｃｍの長さの１２の成分；および
○４０ｃｍの長さの１８の成分、
◆次のように分配される構成成分（ｉｉ）：
●次のように分割される１６５の構成成分（ｉｉａ）：
○αヘリックスの本体を表す１１０の成分；
○αヘリックスの末端領域を表す５５の成分；
●次のように分割される構成成分（ｉｉｂ）：
○β鎖の本体を表す２０５の成分；
○β鎖の末端領域を表す８５の成分、
◆次のように分配される構成成分（ｉｉｉ）：
○２．８ｃｍの長さの７５の成分；
○３．３ｃｍの長さの１００の成分；および
○３．８ｃｍの長さの７５の成分、
◆構成成分（ｉｖ）：
●３ｍの構成成分（ｉｖａ）；および
●次のように分配される６０の構成成分（ｉｖｂ）：
○５．５ｃｍの長さの３０の成分；および
○８．５ｃｍの長さの３０の成分、
を含有する、請求項４３または４４に記載のキット。
【請求項４６】
少なくとも：
◇６種の色彩（赤色、黄色、青色、緑色、黒色および白色）において提供され、次のように分配される構成成分（ｉ）：
○１種の色彩の各１ダースである、１２ｃｍの長さの７２の成分；
○１種の色彩の各３群である、１７ｃｍの長さの１８の成分；
○１種の色彩の各２個である、２２ｃｍの長さの１２の成分；および
○１種の色彩の各３個である、４０ｃｍの長さの１８の成分、
◇次のように分配される構成成分（ｉｉ）：
●次のように分割される構成成分（ｉｉａ）：
○５０の赤色、２０の緑色、２０の黄色および２０の青色成分である、αヘリックス      の本体を表す１１０の成分；
○２５の赤色、１０の緑色、１０の黄色および１０の青色成分である、αヘリックス      の末端領域を表す５５の成分；
●次のように分割される構成成分（ｉｉｂ）：
○１００の緑色、３５の赤色、３５の黄色および３５の青色成分である、β鎖の本体      を表す２０５の成分；
○４０の緑色、１５の赤色、１５の黄色および１５の青色成分である、β鎖の末端領      域を表す８５の成分、
◇すべて白色で、次のように分配される構成成分（ｉｉｉ）：
○２．８ｃｍの長さの７５の成分；
○３．３ｃｍの長さの１００の成分；および
○３．８ｃｍの長さの７５の成分、
◇構成成分（ｉｖ）：
●３ｍの透明な構成成分（ｉｖａ）；および
●次のように分配される６０の透明な構成成分（ｉｖｂ）：
○５．５ｃｍの長さの３０の成分；および
○８．５ｃｍの長さの３０の成分、
を含有する、請求項４５に記載のキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンパク質構造を表す分子モデルの構築において使用されるモジュール構成成分に関する。より具体的には、本発明は、スケールを採用してもしなくても、あらゆるタンパク質構造のトポロジーを表すモデルを構築するために、一次および二次構造の要素の部分を表す構成成分、ならびにそれらの連結物を開示する。該モデルは、当該分野における研究作業において目的の教示およびタンパク質構造の可視化のために有用である。
【背景技術】
【０００２】
タンパク質はアミノ酸からなる生物学的高分子である。それらはサイズおよび分子量において莫大に異なり、数ＫＤａ〜数百ＫＤａを示すであろう。数個のそのような分子が連結されて高分子複合体が形成される場合、これは、数十万の原子をもつ分子を形成して、ＭＤａｌｔｏｎ範囲の分子量を有することがある。
【０００３】
生きている生物体内でそれらの種々の仕事を遂行するためには、タンパク質は特定の三次元構造を呈しなければならない。該構造は、各タンパク質に特異的であり、そして分子の現実のサイズおよびそれらの構成原子の数により、原子レベルでは極めて複雑である。
【０００４】
したがって、タンパク質構造を解明することは、複雑な仕事であるが、生きている生物体内でのこれらの分子の活動の理解にとっての基礎である。
【０００５】
タンパク質は１種以上のポリペプチド鎖からなり、これは１つのアミノ酸のカルボン酸（α−カルボン酸）基と他のアミノ酸のアミン基の連続的縮合によって形成される。アミノ酸縮合は、それらを鎖状に連結するペプチド（アミド）結合の形成をもたらし、これは原則としていかなる長さを有してもよい。
【０００６】
タンパク質においては２０種類の天然アミノ酸が見いだされ、これらはポリペプチド鎖に沿っていかなる順序で存在してもよい。ペプチド結合によって連結される鎖を形成するアミノ酸の序列は一次構造または正にアミノ酸配列と呼ばれる。アミノ酸は、側鎖としてまた既知である、基の性質によってのみ互いに異なる。側鎖を除けば、鎖の残りの部分は骨格もしくは主鎖と呼ばれる。
【０００７】
ペプチド結合は部分二重結合の特徴を有するので、ペプチド単位内に堅固さをもたらす。その結果、ペプチド単位は有効には平面であり、会合した二面角ω（原子Ｃα（ｉ）、Ｃ（ｉ）、Ｎ（ｉ＋１）およびＣα（ｉ＋１）の位置によって定められる、ここでｉはポリペプチド鎖内のいずれかのアミノ酸を指す）は、１８０°、またはより稀には０°に近く固定される。結果として、ポリペプチドの主鎖内で唯一自由に回転できる単結合は、いずれか特定のアミノ酸の窒素とそのＣαとの間およびＣαとカルボニル炭素との間の共有結合である。これらの２個の結合に連接される二面角は、それぞれφおよびψと呼ばれ、そしてこれらのわずかの組み合わせのみが立体化学的に許される。
【０００８】
φおよびψの組み合わせがポリペプチド鎖に沿って系統的に反復される場合、得られる構造はヘリックスになるであろう。多数のそのようなヘリックスが理論的に可能であるけれども、天然では非常に限られた数のみが有意な頻度で見いだされる。もっとも重要なヘリックスは、αヘリックスとβシート鎖（または単にβ鎖）であるが、他のヘリックス、例えばコラーゲンとポリプロリンヘリックス、３１０およびπヘリックスであって、αヘリックスに類似しているこれら後者の２つもまた既知である。すべてのそのようなヘリックスは、１らせん回転当たりの残基数（ｎ）、１残基当たりのヘリックス軸に沿った移動（ｄ）、ヘリックスのピッチ（ｐ＝ｄ  ｘ  ｎ）およびヘリックス半径（ｒ）を含む一連の基準パラメーターによって特性決定される。ｎの負の値は左巻きヘリックス（観察者から遠くへ向かう場合、反時計回りにらせん状に動くもの）を示し、そしてｎの正の値は右巻きヘリックス（観察者から遠くへ向かう場合、時計回りにらせん状に動くもの）を示す。
【０００９】
ポリペプチド鎖がその天然の三次元構造に折り畳まれる場合、これらのらせん構造の１つを呈する鎖の伸長物（ｓｔｒｅｔｃｈｅｓ）は二次構造の要素として知られる。もっとも普通の構造は、主としてそれらが自然に水素結合の形成をもたらすので、αヘリックスおよびβ鎖である。αヘリックスの場合、水素結合は内部的なものであり、残基ｉのカルボニル酸素と残基ｉ＋４のアミノ基との間に形成される。３１０ヘリックスでは、水素結合はｉとｉ＋３の間で、そしてπヘリックスでは、ｉとｉ＋５の間で形成される。
【００１０】
β鎖では、水素結合は鎖にとって内部的なものではなく、むしろ２本の鎖間に形成される。水素結合によって連結される２本以上のβ鎖はβシートを形成し、一方２本鎖のシートもまた、βラダー（ｌａｄｄｅｒ）として知られる。
【００１１】
二次構造の要素を形成しないタンパク質の領域はそのような要素を連結するために使用される。それらは一般に、φおよびψ角が系統的に反復しない不規則な構造を有し、ループ（ｌｏｏｐ）またはターン（ｔｕｒｎ）として知られる。ターンのもっとも重要なグループは、４残基からなるβターンまたは逆ターンである。ループはいかなる長さをもってもよい。
【００１２】
ポリペプチド鎖の全三次元構造は、その構成成分原子の各々１つの座標によって記述され、その三次構造と呼ばれる。タンパク質が１本以上のポリペプチド鎖をもつ場合、そのような鎖の配置はその四次構造と呼ばれる。
【００１３】
そのような構造の固有の複雑さは、それらの理解を困難にさせ、二次元の画像、写真もしくは図面を作成する場合に共通の単純化の使用へと導く。一般に、構造は全原子の表現から単純化されたトポロジー表現に変えられ、ここでは、円筒またはらせんがαヘリックス（および類似のもの）を表し、そしてβ鎖は矢形または鎖として示される。該図形は、それらが原子の詳細を示さずに、二次構造要素の正確な配列およびそれらの相対的位置を保持するので、ペプチド鎖のフォールド（ｆｏｌｄ）を表現している。これらの表現はフォールドを大いに明瞭にし、そして教示および文字による具体的説明のために使用することができ、ＲＩＢＢＯＮＳ（非特許文献１；非特許文献２），ＷＨＡＴＩＦ（非特許文献３），Ｍｏｌｓｃｒｉｐｔ（非特許文献４），Ｓｅｔｏｒ（非特許文献５）およびＰｙＭｏｌ（非特許文献６）のような種々の特定コンピューターソフトウエアの対象である。
【００１４】
しかしながら、二次元表現は、構造の構成成分部分間の実際の関係、フォールドの重要性の理解のため、およびトポロジー間の比較のためには不十分である。そのような目的のためには、三次元モデルが求められるであろう。
【００１５】
Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎは、特許文献１によって開示されたように、多数の厳密な色彩でコードされた構成成分から作成されたタンパク質構造のための全原子表現モデルを記述している。１ｃｍ＝１Åのスケールが使用され、巨大モデルに導くが、これは大きいタンパク質の場合に取り扱いが難しい。またこのモデルは、土台と垂直な金属棒によって永久に固定する必要がある。
【００１６】
英国の会社Ｃｏｃｈｒａｎｅｓは、また全原子表現を使用するがスケールの点でより柔軟性がある多数の分子構造システムを市販している。これらのモデルは、それらがほとんどの応用にとって等しく大きく、扱いにくい、かつ非常に複雑な構築をもたらす短所をもっている。
【００１７】
ＲｕｂｅｎおよびＲｉｃｈａｒｄｓｏｎ（非特許文献７）は針金を用いるモデルを開示している。各Ｃα原子において針金を曲げることによって構築し、それらはタンパク質の構築を表す簡単な方法であるが、針金を曲げるための特別な装置を要するという短所を有する。他方、特許文献２は、球と細い棒（ｓｔｉｃｋ）およびＣα位置が隣接するＣα原子間の擬似結合を表すシリンダーによって連結される固定スケールを含んでなる構築によってＲｕｂｅｎとＲｉｃｈａｒｄｓｏｎの方法を改良できることを開示している。
【００１８】
英国の大学会社によって市販されている、Ｃα原子の位置に基づくモデルの構築のための類似システムが見いだされ、ここでは残基はそれらの物理的性質にしたがって色彩で同定され、そしてスケールは１ｃｍ＝２Åに固定されている。
【００１９】
すべての既述のモデルは、それらが、ある場合には単純化されるけれども、明白な原子の表現を免れないという欠点を示す。さらにまた、色彩の使用が使用者の選択を制限し、そして表現は、タンパク質の三次元構造、特にそれらのトポロジーを強調することには適合されていない。従来のモデルのいずれも、構造の複雑さの問題を克服するよう専門文献において共通に使用される二次元表現とは類似していない。
【特許文献１】米国特許第３，８４１，００１号
【特許文献２】米国特許第４，３７８，２１８号
【非特許文献１】Ｃａｒｓｏｎ，Ｍ．（１９９７），Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ  ２７７，４９３−５０５
【非特許文献２】Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｃｒｙｓｔ．２４，９５８
【非特許文献３】Ｖｒｉｅｎｄ，Ｇ．（１９９０）Ｊ．Ｍｏｌ．Ｇｒａｐｈ．８，５２
【非特許文献４】Ｋｒａｕｌｉｓ，Ｐ．（１９９１）Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｃｒｙｓｔ．２４，９４６−９５０
【非特許文献５】Ｅｖａｎｓ，Ｓ．Ｖ．（１９９３）Ｊ．Ｍｏｌ．Ｇｒａｐｈ．１１，１３７
【非特許文献６】Ｄｅｌａｎｏ，Ｗ．Ｌ．ｈｔｔｐ：／／ｐｙｍｏｌ．ｓｏｕｃｅｆｏｒｇｅ．ｎｅｔ
【非特許文献７】Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒｓ  ＩＩＩ，２３１３−２３１８，１９７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、前記のような従来の技術の問題、特に、全原子モデルまたはＣα表現の複雑性およびサイズを解決する。本発明のモデルの単純性は色彩または材料の手段によって各構造の特殊な態様を強調させる。調節可能なスケール（または全くスケールなし）を採用することによって導入される柔軟性は、モデルが特定のタンパク質構造の表現に限定されず、種々の異なる構造に共通のタンパク質フォールドを図形的に表すことができることを意味する。本発明のモデルを構成する部分は、好ましくは、タンパク質の二次構造の要素において共通して観察される多くの捩れを提供するのに十分に柔軟な材料から作られる。
【００２１】
本発明の目的の１つは、タンパク質構造の三次元トポロジーモデルの構築のための構成成分を提供することである。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、タンパク質構造の基礎的態様、例えば、二次構造の要素を形成しないタンパク質構造の領域、ならびに二次構造、例えば、βシート鎖およびそれらのキラリティー；１本以上の鎖からなるβシートおよびそれらのキラリティー；サドル（ｓａｄｄｌｅ）、バレル（ｂａｒｒｅｌ）および渦巻き状のコイルを形成するβシート；βバルジ（ｂｕｌｌｇｅ）；αヘリックス；αヘリックスにおける捩れ、の構築および実物による説明のために単純なモデルを適用することである。
【００２３】
本発明のさらなる目的は、四次構造およびタンパク質間の相互作用さえも包含する、関心のあるタンパク質構造のトポロジーモデルの作成のための構成成分の使用に関し、この場合、二次構造の要素の連結性、一次構造に沿ったそれらの配列およびそれらの相対的な空間配置は保持されるが、スケールの考慮はなされない。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、スケールをもったモデルの構築のための構成成分に関する。
【００２５】
本発明のさらなる目的は、タンパク質構造を表す三次元モデルを構築するためのキットである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、次の構成成分：
ｉ）二次構造の要素を形成せず、かつ成分（ｉｉ）を連結するために使用されるタンパク質の領域を表すための成分；
ｉｉ）場合によっては次の成分の少なくとも１つを含む、二次構造の要素を表すための成分；
ｉｉｉ）水素結合の図形的表現のための成分；
ｉｖ）モデルの機械的安定化のための補強成分、
の１種以上を含有する、タンパク質構造もしくはその一部を表すための三次元トポロジーモデルに関する。
【００２７】
用語「トポロジー」は、ポリペプチド鎖および非共有結合によって媒介されるがスケールに関しては不必要なそれらの連結物に沿って、二次構造の要素の秩序を保持しているタンパク質の三次元構造の表現に関する。
【００２８】
本発明の好適な実施態様では、構成成分（ｉ）は、記憶性のない、すなわち、それを変形するような力が取り払われた場合に確立した位置に残る、特にワイヤの形態における、柔軟な材料から構成される。なおより特別な実施態様では、該ワイヤは内部に被覆されたフィラメントを有する。内部ワイヤは好ましくは。例えば、銅のような金属材料から構成され、好ましくは、電線に使用されるような、柔軟な材料、特にポリマーもしくはエラストマー材料で被覆される（図１ｆ）。
【００２９】
本発明によれば、構成成分（ｉｉ）は、幾何学的な形態、鎖、ワイヤもしくはらせんのような、いかなる形態を呈してもよい。好適な実施態様では、成分（ｉｉ）は、それらの形態に関して少なくとも２つのタイプ：
ｉｉａ）要素がαヘリックス（または３１０もしくはπヘリックス）である二次構造の要素を表すための成分；
ｉｉｂ）要素がβ鎖である二次構造の要素を表すための成分；
を有する。
【００３０】
好ましくは、成分（ｉｉａ）は円筒（図１）またはらせん（図１２ｂ）によって構成され、一方、成分（ｉｉｂ）は鎖、矢または平らな長方形形態（図１、１２および１３）によって表される。なおより特別な実施態様では、モデルは、円筒である成分（ｉｉａ）の１種の単一タイプ、および平らな長方形形態をもつ成分（ｉｉｂ）のタイプによって構成される。
【００３１】
本発明によれば、タンパク質の二次構造の要素は、１種の単一成分（ｉｉ）または多数の該成分によって表されてもよい。成分（ｉｉａ）および（ｉｉｂ）は、特定の態様では、他の同じかまたは異なる成分を適合させるための連結物を提供する。なおより具体的には、成分（ｉｉａ）は２つの適合連結物を示し、そして成分（ｉｉｂ）は４つの適合連結物を提供する。特定の実施態様によれば、構成成分は、それらの末端の１つにおいて雌連結物（ｆｅｍａｌｅ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を、そして反対の末端には雄連結物（ｍａｌｅ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を提供する（図１ａおよび１ｄ）が、後者は次の成分の雌連結物に適合し、これは好ましくは、いかなるサイズの構造物をも構築させるその形態に関して同じタイプを有する。
【００３２】
好ましくは、構成成分（ｉ）は、構成成分（ｉｉ）の雌連結物に適合する。
【００３３】
本発明によれば、成分（ｉｉ）はまたポリペプチド鎖の方向づけを表す。この目的のために、末端成分（二次構造の要素のＣ末端領域に対応する）は若干の識別を示すべきである。特定の実施態様によれば、鎖のＣ末端領域を識別するために使用される成分（ｉｉ）は、雄連結物を提供せず、むしろ２つの雌連結物を提供する。鎖の末端領域は非連結末端で終わる成分によって表される。またモデルは、１つは二次構造の要素の末端成分に適合し、その他の１つは成分（ｉ）に連結する少なくとも１個、好ましくは２個の雌末端を有する、異なる形態、特に三角または円錐形の成分補足物（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ）を含んでなる。構成成分のこれらの三角または円錐形補足物は、好ましくはαヘリックスおよびβ鎖とは異なる。なおより特別の実施態様によれば、モデルは、構成成分および適合する補足物を一体化することによって形成される種々の成分の代わりに、異なる形態、好ましくは矢形態を提供し、雄連結物を提供せず、かつ雌連結物をもつ末端を備えた、異なる構成成分（ｉ）および（ｉｉ）を含有してもよい（図１ｃおよび１ｅ）。
【００３４】
さらにまた、鎖の末端領域は色彩を使用して表すことができる。本発明の特定の実施態様では、鎖のＣ末端領域は赤色の構成成分によって、そしてＮ末端は青色構成成分によって表される（図１ａ、ｂおよびｃ）か、あるいは鎖のＮ末端および／またはＣ末端が二次構造の要素の一部でない場合は、所望の色彩、好ましくはＣ末端には赤色およびＮ末端には青色の成分（ｉ）を用いて表される。
【００３５】
本発明のモデルは形態、色彩および／または材料であってもよい特徴によって異なる単位を示す構成成分（ｉｉａ）および／または（ｉｉｂ）を含有してもよい。
【００３６】
本発明のモデルは、βシートの形成を可能にする水素結合の図形的表現のために第３の構成成分（ｉｉｉ）を含有してもよい。構成成分（ｉｉｉ）は、確立した位置に残っている記憶をもたない柔軟な材料、特に、好ましくは比較的小さい直径の構成成分（ｉ）としてのワイヤによって構成される（図１ｇ）。
【００３７】
成分（ｉｉｉ）は、次いで、この側面に適合する連結物をもつ必要がある成分（ｉｉｂ）の側面に適合される。好ましくは、該連結物は雌連結物である。成分（ｉ）および（ｉｉ）は、それぞれ末端および側面の該雌連結物の穴よりもやや小さい直径を示す。本発明の特別の実施態様では、β鎖の本体の構成成分は、各側面に雌連結物を提供し（図１ｅおよび１ｄ）、このパターンは、図形的表現として本明細書で使用される、天然に見いだされるパターンには正確には対応しない。このことは、本発明によるモデルが固定したスケールを示さず、そして各成分（ｉｉｂ）に対応するアミノ酸の数が既に定義されているので、実在する結合の数を確定するのが難しいからである。成分（ｉｉｉ）および成分（ｉｉｂ）における対応する連結物は、いかなる量において存在してもよい。さらにまた、成分（ｉｉｉ）はモデルの機械的安定性を改良する機能を果たす。構成成分（ｉｉｉ）は好ましくは白色である。
【００３８】
さらにまた、モデルは、特定のコンホメーションの構築において補助するが、タンパク質構造自体のいかなる態様も表さないかそれに対応しない、しかし、より複雑な構造の表現において特に有用である、より大きい安定性をモデルに与える少なくとも１種、特に２種の補強成分を含有してもよい。
【００３９】
本発明の特定の実施態様では、そのような補強成分（ｉｖ）は、タンパク質構造において可能な限り妨害をしないように、前記の構成成分に存在する連結物中に、特に側面の雌連結物中に固定されるか、または成分の雄連結物と次の成分の雌連結物との間にそれらを導入させる末端の穴によって固定される（図６，８および９）。したがって、該成分は、好ましくは、それが連結される構造の領域によって、より堅固か、より柔軟であってもよい透明材料、特にポリマーから構成される。
【００４０】
より特別の実施態様では、本発明のモデルは、付加的に、雌連結物中に適合する柔軟性の乏しいポリマーワイヤまたは短い細い棒（ｓｔｉｃｋ）から構成される構成成分（ｉｖａ）を含有し、これは１個以上の構成成分を貫通することができる（図１ｉ）。成分（ｉｖａ）は、有利には、特にモデルが取り扱われる場合に、１方の側で、連結物の導入を容易にし、同時に成分が遊離するのを難しくさせ、そして他方では、所望の位置に確実にそれを止め、他の成分を簡単には貫通させないように変化されたそれらの末端を有する。好ましくは、成分（ｉｖａ）は、１つの末端を半分の矢形頭部で、反対の末端を平らにした形態において提供する。
【００４１】
本発明のモデルは、雄連結物（図１ｈ）または構成成分（ｉ）および／または（ｉｉｉ）の貫通のために、それらの末端に穴を提供する柔軟なポリマーの鎖から構成される構成成分（ｉｖｂ）を付加的に含有する。
【００４２】
モデルの構成成分は、使用される材料および製作に関する発行物にしたがって、単一の部分によるか、または１組の中空または中空でない部分によって形成される。本発明の特定の実施態様では、このモデルの構成成分、特に成分（ｉｉ）は、それらの形態および連結物において正確さを得ることを目的としてポリマー射出によって成形される。しかしながら、モデルのモジュール特性は、鎖のキラリティーが適当に表現されるように、連続的な成分、特にβ鎖は、互いに関して相対的回転を受けることを可能にしている。連結物はこれらの成分が回転後であってもそれらの相対的位置を維持するよう十分に調整されねばならない（図２および３）。
【００４３】
本発明の構成成分は、すべての材料、材料のセットもしくは混合物、例えば、金属、ポリマー、木材またはセラミックスによって構成することができる。また、１つの単一モデルが種々の材料から作成された構成成分を含有してもよい。また構成成分は、構造物における異なる領域を識別する目的をもっても、もたなくても、例えば質感、裁断面、厚さ、くぼみもしくは溝、色彩もしくは透明性において差異を提供してもよい。特別な実施態様では、本発明の構成成分は着色され、色彩は前記のような鎖の領域を区別するために使用でき、そして補強成分は透明である（図２、５、６および１０）。さらにまた、色彩は、例えば、異なるタンパク質ドメイン、活性部位、構造モチーフ、二次構造、修飾された領域または構造的および／または機能的関心のある領域を表すため、その他の目的の中でも、ループとターン間の区別のためおよび特定の領域を強調するために使用できる。
【００４４】
本発明の特定の実施態様では、構成成分（ｉｉｂ）は柔軟な材料によって構成されるが、鎖のキラリティーが適当に表現されるのを確定することができる。さらにまた、それらは突起物をもたず、それらの機械的性質を改良するために楕円形の断面およびくぼみもしくは溝を有する。これらの外見は、タンパク質構造の完全な複雑性の表現を可能にするために、構成成分および構造物を壊すことなく曲げられたり捩られたりしてそれらから構築するのを助ける。
【００４５】
本発明は、本モデルがすべての特定のスケールにしたがって必ずしも必要ではない表現のために使用できるので、なお一層得策である。数学の部門、既知のトポロジーは、いかなるスケールの注意も含まないので、同じタンパク質構造物が異なるサイズによって構築されるのを可能にする。
【００４６】
しかしながら、ここで、モデルが自然界で見いだされるものに比例する寸法をもつ構成成分を含む、タンパク質構造の要素のサイズ間の正確な関係を表すために、若干の適用では、使用者はスケールを設定することに関心があるであろう。本発明の構成成分について使用できるスケールの例が以下に記述される：各成分（ｉｉａ）はαヘリックスのターン（長さ５．６Å）を表し、各成分（ｉｉｂ）はβ鎖のターン（長さ６．３Å）を表す。スケールは使用者の関心により調節することができる。各構成成分は１ターンは表せないが、半ターンまたは代わりに２ターンを表すことができる。１つの構成成分が鎖のターンに対応する場合、各成分（ｉｉｂ）は、２個の残基および２個の残基の各１個からの水素結合のペアに対する側面連結物（各側に１個）に対応するであろう。
【００４７】
構成成分（ｉ）は好ましくは柔軟であるが、一旦曲げられたそれらの形態を維持するので、それらは、求められるのと同じくらい正確にペプチド鎖の実際の経過を表すように使用者によって形作られるであろう。該構成成分はいかなるサイズをもつこともでき、そして二次構造の要素に関してループの正確な形態およびそれらの位置を表すか、あるいはそれらの実際の形態に関係なく二次構造の要素間の連結性のみを表すことができる。同じサイズと形態のループは、例えば、与えられたフォールドの擬似対称を強調するために使用できる。したがって、本発明は特定の構造または特定のフォールドの表現を可能にする。
【００４８】
したがって本発明によれば、構成成分はいかなるサイズももつこともできる。好ましくは、構成成分（ｉｉ）は同じサイズを有する。
【００４９】
したがって、本発明のモデルは、当該技術分野の状況において既知のモデルよりも用途広く、かつ適応可能である。モデルは必ずしも固定されず、そして容易に組み立てたり、取り扱うことができる。原則として、いかなるタンパク質構造（その二次構造の要素によって表現される）も本発明において記述される部分の適当な組み合わせを使用することによって構築できる。それらは、二次構造の要素を形成しないタンパク質の領域、タンパク質の二次、三次および四次構造、これらの構造における変化、およびタンパク質間の相互作用をも表すために使用することができる。さらにまた、構造物の多数の特色、例えば本明細書で記述されるものも表すことができる。
【００５０】
したがって、本発明のモデルは、本発明者らが教示する応用を強調するものにおいて、および当該分野における研究および科学研究の具体的説明のための手助けにおいて、種々の目的をもつことができる。
【００５１】
また本発明は、前記構成成分の少なくとも１種、好ましくは４種の前記構成成分ｉ，ｉｉ，ｉｉｉおよびｉｖの少なくとも１種を含んでなるキットに関する。
【００５２】
同じか異なる特徴をもつ個々の構成成分または異なる構成成分の混合物を含む構成成分が、使用者の関心にしたがって可能な限り適当に提供することができる。
【００５３】
本発明の特定の実施態様によれば、キットは、同じ特徴をもつが、例えば色彩のような関心の相違を可能にするか、または本明細書に記述されるような特定の特徴の少なくとも１つをもつ構成成分（ｉ）および（ｉｉ）を含有する。
【００５４】
なお一層好適な実施態様では、本発明のキットは、少なくとも：
◇６種の色彩（赤色、黄色、青色、緑色、黒色および白色）において提供され、次のように分配される１２０の構成成分（ｉ）：
○１種の色彩の各１ダースである、１２ｃｍの長さの７２の成分；
○１種の色彩の各３群である、１７ｃｍの長さの１８の成分；
○１種の色彩の各２個である、２２ｃｍの長さの１２の成分；および
○１種の色彩の各３個である、４０ｃｍの長さの１８の成分、
◆次のように分配される４５５の構成成分（ｉｉ）：
●次のように分割される１６５の構成成分（ｉｉａ）：
○５０の赤色、２０の緑色、２０の黄色および２０の青色成分である、αヘリックス
の本体を表す１１０の成分；
○２５の赤色、１０の緑色、１０の黄色および１０の青色成分である、αヘリックス
の末端領域を表す５５の成分；
●次のように分割される２９０の構成成分（ｉｉｂ）：
○１００の緑色、３５の赤色、３５の黄色および３５の青色成分である、β鎖の本体
を表す２０５の成分；
○４０の緑色、１５の赤色、１５の黄色および１５の青色成分である、β鎖の末端領
域を表す８５の成分、
◆すべて白色で、次のように分配される２５０の構成成分（ｉｉｉ）：
○２．８ｃｍの長さの７５の成分；
○３．３ｃｍの長さの１００の成分；および
○３．８ｃｍの長さの７５の成分、
◆構成成分（ｉｖ）：
○３ｍの透明な構成成分（ｉｖａ）；および
○次のように分配される６０の透明な構成成分（ｉｖｂ）：
○５．５ｃｍの長さの３０の成分；および
○８．５ｃｍの長さの３０の成分、
を含有する。
【００５５】
当該技術分野の専門家は、本発明が、本明細書に記述される情報に照らして、種々の方法において具現化できることを評価する方法を知っている。
【００５６】
以下の実施例は具体的な説明のみを表し、いかなる点でも本発明の態様を限定するものではない。
【実施例１】
【００５７】
αヘリックス、β鎖およびそれらの共通の捩れ
この実施例は、前記のような基礎構成成分を連結することによって、二次構造の要素を表す基礎構造の形成が可能であることを示す。図２ａと図２ｂによって示される直線状のβ鎖およびαヘリックスは、関連する部分を単純に連結することによって形成される。捩れたβ鎖はβ鎖の連続する単位のわずかな回転によって作成できる（図２ｃ）。β鎖の右巻きキラリティーを正確に表すために（どの第２残基も考慮して測定されるように）、部分は、１個がヘリックスの軸に沿って観察者から遠くに動くように時計回りに回転されねばならない。渦巻き状に捩れたβ鎖（図２ｄ）は、弓形を導入するためには最初に鎖を円に閉じ、次いで連結物の１つを開く方法によってこれを離し、そして最後に捩れた鎖のために前記のような捩れを適用することによって作成することができる。βバルジはそのペアに比較して１つの鎖において余分の鎖成分を含有することによって生成できる（図３ｄ）。プロリンによって引き起こされるようなαヘリックスの捩れは、例えば、平らな末端のヘリックス成分と円錐形末端のヘリックス成分との間に小さい柔軟なワイヤの連結部分を導入することによって作成できる。異なるタイプのヘリックス（例えば、３１０およびπ）は、単に種々の色彩を用いることによって構造物中のαヘリックスと区別できる。
【実施例２】
【００５８】
β鎖（サドル、バレルおよび二重鎖の渦巻き状コイル）
擬似水素結合を表す構成成分を捩れたβ鎖に連結することによって、図３ａに示されるサドルに類似する構造物の生成が可能である。この構造物はＳａｌｅｍｍｅ（Ｓａｌｅｍｍｅ，Ｆ．Ｒ．，（１９８３）Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｂｅｔａ  Ｓｈｅｅｔｓ，Ｐｒｏｇ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．４２，９５−１３３）によって記述される、平行（示されるように）でも逆平行であってもよい長方形水素結合の列を含有する。他方、菱面体の列は、以下の実施例において詳述されるように、バレル構造を形成する傾向にある。この性質は図３ｂのサドルに類似する構造において比較的薄い要素によって示される。２本の捩れたβ鎖は図３ｃによって示されるように水素結合によって連結されたβ鎖の渦巻き状コイルを形成することができる。
【実施例３】
【００５９】
（β／α）８バレルまたはＴＩＭ（トリオースリン酸イソメラーゼ）
この実施例は酵素の構造において観察されるもっとも普通のトポロジーの１つを示す。８個の平行β鎖はバレル構造物を形成し、ここでは鎖を連結する水素結合は菱面体列の形態で配置される。鎖はそれ自体平行であり、かつ鎖の外側に位置する８個のαヘリックス、に対しては逆平行である。水素結合の菱面体配置は、バレルの軸に関してβ鎖の傾きを惹起する。このことは、バレルの回転が水素結合の方向に沿って鎖から鎖へ動くことによって完成される場合、いずれか特定の鎖に沿っての移動（残基数における）を記述するバレルの「ずり数（ｓｈｅａｒ  ｎｕｍｂｅｒ）」によって特徴付けられる。これは、モデルについての適当なスケールの選択によって適当に模型化できる。８個の鎖のバレルについて８というずり数が望まれる（図４に示されるように）ならば、１残基の移動が、１個の鎖から次の鎖に動く場合に必要である。これは１個のβ鎖成分が１つの残基に対応するスケールを選ぶよう使用者に要求する。当該技術分野の専門家は、使用者に対してモデルによって与えられる多数の選択肢を見つけだすことができるであろう。このモデルでは、ヘリックスは円錐形末端の円筒によって表される。
【実施例４】
【００６０】
ＮＡＤ＋結合ドメイン（２つのＲｏｓｓｍａｎｎ’ｓフォールドからなる）
この実施例では、例えば、デヒドロゲナーゼにおいて観察されるように、ＮＡＤ＋結合ドメインが示される。サドルの形態における中央のβシートは６個の平行な捩れたβ鎖からなる。この中央のβシートはその両側においてαヘリックスによって囲まれている。
【００６１】
構造は２つの部分に分割され、各々１つは３個のβ鎖と２個の会合したαヘリックスからなる。これらは。Ｒｏｓｓｍａｎｎフォールドとして知られ、そして構造のそれぞれＮおよびＣ末端半分について濃いおよび薄い陰影において示される（図５）。両者を連結するヘリックスは、図の正面右側における黒の中間の陰影において示される（＊＊）。第１のヘリックスのＮ末端領域および先行するループは、ＮＡＤ＋結合においてそれらの重要性を示すために第４の色彩の構成成分によって初めて強調された（＊）。この黒色と白色表現において、αヘリックスのＮ末端領域は、図の下左における比較的濃い陰影に見えるβ鎖の１つにちょうど連結された成分（ｉ）の小さい部分と一緒に、黒色の中間陰影によって表される。この図において、αヘリックスのために使用される末端は一直線であり、前実施例で提供されたそれに対する代替物を示す。この実施例は、色彩の使用が生物学的に重要な情報を強調するために、いかに有益かつ効果的に使用できるかを明瞭に示している。
【実施例５】
【００６２】
６枚羽根のβプロペラ（ノイラミニダーゼにおいて観察されるような）
βプロペラの形態における構造は内部擬似対称性を有する。４，６，７もしくは８個の「羽根」をもつヘリックスを含む、種々の例が自然界で知られている。図６の構造物の羽根は４個の逆平行β鎖を含有する。この実施例は、βシートを形成する該鎖が同じ長さである必要がないことを示す。この６枚羽根の立体配置はノイラミニダーゼにおいて観察されるものに対応し、そして本明細書で濃淡の陰影によって表される６種の異なる色彩をもつ構成成分によって最初に構築され、擬似対称性を明らかにした。
【００６３】
１個のβシートからその他に渡る水素結合は存在せず、それらは有効には独立しているので、最終構造は所望されるよりも堅固さは低いであろうが、これは、構造に対する機械的補強としてのみ役立つ、近くの羽根を連結する透明な成分（ｉｖａ）の使用によってこの実施例において克服される。これらの連結物は、開いたβシート（バレルを形成しない）または種々の長さの鎖をもつβシートにおいて、側面の連結物のいくつかのものは、擬似水素結合を形成するのに必ずしも使用されないという利点により可能である。
【実施例６】
【００６４】
４個のヘリックスの束
４８のトポロジーが４個のヘリックスの束について知られている（Ｐｒｅｓｎｅｌｌ，Ｓ．Ｒ．＆Ｃｏｈｅｎ，Ｆ．Ｅ．（１９８９）Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．８６，６５９２−６５９６）。それらの６つは、４ヘリックスの各々が２つの逆平行隣接物を示すので、完全に逆平行と見なされる。図８は、２種の４ヘリックスの束を示す−図８ａは、トポロジーＲＴ０をもつ右回転の束を示し、そして図８ｂは、トポロジーＬＴ０の左回転の束を示す。この実施例では、灰色の種々の陰影がポリペプチド鎖に沿ったヘリックス配列を表し、また矢もしくは円錐の形態の成分によるヘリックスの末端領域の表現によって強調されるが、このパターンは、例えば彩色した成分の使用によって容易に表すことができる。この図は、Ｎ末端からＣ末端領域まで、虹に基づく色彩スケールにしたがう、青から赤までの１種の色彩をもつ４個のαヘリックスの各々１つをもつ、種々の色彩の構成成分によって初めて構築された。同じパターンは、それらのトポロジーにおける差異を強調するために、ａおよびｂに示される構造について使用された。
【００６５】
当該技術分野の専門家は、ヘリックスの束を含む、タンパク質構造におけるαヘリックス間に優先的パッキング（ｐａｃｋｉｎｇ）角があることを知っている。古典的な束では、この角は約＋２０°であり、そしてヘリックス間の連結物を形成する構成成分（ｉ）を曲げることによってモデルを組み立てながら、容易に確立することができる。
【００６６】
αタンパク質は数個のβシートをもつか全くもっていないので、対応するモデルは、要求されるよりも低い堅固さをもたらす擬似水素結合によって導入される機械的安定性の恩恵を受けない。機械的安定性はヘリックス間に位置する構成成分（ｉｖｂ）によって補強できる。タンパク質それ自体の態様を表さないこれらの３成分は、最終モデルにおいて一層不明瞭になるので、透明性はまた好適である。図９は、βシートをまた保持しない（α／α）６バレルの構造のための該構成成分の使用のその他の例を示す。
【実施例７】
【００６７】
ゼリーロール
ゼリーロールは、バレルの外側を取り囲むβ鎖からなるヘアピン構造を捩ることによって形成される。この実施例は、図７によって示されるように、モデルの動的な使用を示す。二次酵素の要素（ループおよびターン）の間の連結物の柔軟性とモデルの単純性は、生徒が基礎要素からのより複雑な構造物の形成を容易に理解できるように、興味ある、かつ相互に作用する方法で、教室において先生または生徒によって確実に組み立てることができる。
【実施例８】
【００６８】
プリンヌクレオシドホスホリラーゼ
オリゴマー・タンパク質は１本以上のポリペプチド鎖からなる。例としての、プリンヌクレオシドホスホリラーゼは、三量体の形態で活性があるプリン再利用経路の酵素である。図１０では、酵素サブユニットの各々が黒色の異なる陰影を使用することによって強調されている。該陰影は本来のモデルで使用されるような異なる色彩に対応する。この実施例はオリゴマー・タンパク質構造を構築するための本発明の潜在力を示している。要求されれば、構成成分（ｉｖ）がオリゴマー・タンパク質の種々の鎖を連結するために使用されてもよい。
【実施例９】
【００６９】
リボヌクレアーゼおよびそのブタ・インヒビター
本発明のモデルはまた、分子認識の現象における形態相補性の重要性を簡易に示すために使用されてもよい。図１１は、リボヌクレアーゼおよびそのブタ・インヒビターの構造を別々に（図１１ａ）、および仮想複合体の形態（図１１ｂ）において示す。後者の場合、リボヌクレアーゼはインヒビターの構造に存在する中央空間に適合し、このことは２構造間の相補性を例証している。該相補性は、タンパク質の生物学的作用に関する基礎の１つであり、その理解は分子レベルにおける生物学的現象の完全な理解のための基礎になる。そのように使用されれば、本発明はこの概念の教示を容易にして、その教育学上の使用を際立たせる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、本発明の好適な実施態様による三次元モデルの構築のための９種の構成成分を示す：（ａ）α−（３１０またはπ）ヘリックスの本体（ｂｏｄｙ）の構築のために使用される成分；（ｂ）および（ｃ）ヘリックスの末端部分のために使用される成分；（ｄ）βシート鎖本体成分；（ｅ）βシート鎖の末端に使用される矢形頭部をもつ成分；（ｆ）二次構造の要素間の連結物（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）；（ｇ）擬似水素結合を表す成分；および（ｈ）および（ｉ）モデルの機械的安定性を改良するために使用される連結物を示す。
【図２】図２は、本発明の好適な実施態様による二次構造の基礎要素を示す：（ａ）αヘリックス；（ｂ）捩れてないβ鎖；（ｃ）捩れたβ鎖；（ｄ）らせん状に捩れたβ鎖；（ｅ）プロリンによって誘導されるような捩れたαヘリックス。
【図３】図３は、本発明の好適な実施態様による要素から構築されるβシート構築物の例を示す：（ａ）長方形の水素結合の列による擬似水素結合によって右巻きに捩れたβ鎖を連結することにより形成されるサドル（Ｓａｌｅｍｍｅ，Ｆ．Ｒ．，（１９８３）４２，９５−１３３）；（ｂ）βバレルの誘導をもたらす、（ｂ）に示された同じ基礎構築物内の水素結合の菱面体の列（薄い色彩の要素）；（ｃ）２本の右巻きの渦巻き状に捩れたβ鎖が渦巻き状のコイル構造の形成をもたらし、この場合鎖の軸はらせん状である；（ｄ）暗い色彩の鎖中に１個のさらなる残基を導入することによって形成されるβバルジ（膨らみ）；（ｅ）βシートのプリーツ性は、鎖の方向に垂直に交互に反対方向に構成成分を移動することによって強調できる（この表現は、一連のβ鎖本体成分を連結し、ある時間後に再び開かれる閉じた円になるようにそれを曲げ、続いて互いに１８０°に構成成分を回転することによって容易に達成できて、プリーツ構造が形成される）。
【図４】図４は、バレルの軸に対して（ａ）垂直面および（ｂ）平行面におけるＴＩＭ（トリオースリン酸イソメラーゼ）バレルを示す。
【図５】図５は、色彩の使用によって区別できる２つのＲｏｓｓｍａｎｎフォールドからなるＮＡＤ＋（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）結合ドメインを示し、色彩の使用また、フォールドを連結するヘリックスについても可能である。配列における第１のヘリックスのＮ末端および前のループ（図５の左に見える）は明るい色彩で示されるが、その理由は、ここでは種々の黒い陰影に参照されるように、フォールドが、ＮＡＤ＋結合におけるそれらの機能的重要性を強調するために異なる色彩の構成成分から作り上げられるからである。
【図６】図６は、６枚の羽根のβプロペラとして知られるフォールドを示し、ここでは、４本の鎖のβシートが種々の黒い陰影に参照される異なる色彩で示される。
【図７】図７は、右巻きゼリーロールとして知られる構築物を示す：（ａ）は基礎のヘアピン構造を表し；そして（ｂ）はフォールディング（ｆｏｌｄｉｎｇ）後にゼリーロールを形成する同じ構造を表し、これらは２本の４個の鎖の逆平行βシートからなる。この場合、２本のβシート間のネガティブパッキング角は容易に示される、すなわち、図の後方に向かう鎖は図の前部に向かう鎖に対して約３０°で反時計回りに回転される。
【図８】図８は、２種の４ヘリックスの束（ｂｕｎｄｌｅ）：（ａ）交差連結部のない右回転の束（ＲＴ０）（Ｐｒｅｓｎｅｌｌ，Ｓ．Ｒ．ａｎｄ  Ｃｏｈｅｎ，Ｆ．Ｋ．（１９８９）Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．８６，６５９２−６５９６）；および（ｂ）類似の左回転の束（ＬＴ０）を示す。両場合において、ヘリックスの配列は色彩でコードされ、そして透明なプラスチックの帯（ｓｔｒｉｐ）が、本発明の好適な実施態様により、モデルに良好な機械的強度を与える。
【図９】図９は、セルラーゼにおいて見られるようなα／αバレルを示す。再度、透明な帯がこのモデルに良好な機械的安定性を与える。
【図１０】図１０は、３本の鎖が非共有結合され、そしてここでは種々の黒い陰影に参照されるように異なる色彩で示される、プリン・ヌクレオシド・ホスホリラーゼ、三量体構造を示す。
【図１１】図１１は、（ａ）では、左にリボヌクレアーゼと右にブタ・リボヌクレアーゼインヒビター、（ｂ）では、リボヌクレアーゼがインヒビターの中央領域に適合する２種のタンパク質間の複合体についてのモデルを示す。この例は、モデルが、どのようにしてタンパク質−タンパク質相互作用に使用できるかを示す。
【図１２】図１２は、（ａ）では、図４について記述されたものと類似の構築物を示し、（ｂ）においては、これが、本発明のその他の特定の実施態様を示す、らせん状構成成分によって表されるαヘリックスと、より直鎖状で平面的な構成成分によるβ鎖とを用いて構築された。
【図１３】図１３は、１２と同様に、より平面的で、より平らな構成成分による、かつ連結部なしの図６に類似のβ鎖の表現を示す。
【図１】
2006518066.tif 000003
【図２】
2006518066.tif 000004
【図３】
2006518066.tif 000005
【図４】
2006518066.tif 000006
【図５】
2006518066.tif 000007
【図６】
2006518066.tif 000008
【図７】
2006518066.tif 000009
【図８】
2006518066.tif 000010
【図９】
2006518066.tif 000011
【図１０】
2006518066.tif 000012
【図１１】
2006518066.tif 000013
2006518066.tif 000014
2006518066.tif 000015
【図１３】
2006518066.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月24日(2005.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の構成成分：
ｉ）二次構造の要素を形成せず、かつ成分（ｉｉ）を連結するために使用されるタンパク質の領域を表すための成分；
ｉｉ）場合によっては次の成分の少なくとも１つを含む、二次構造の要素を表すための成分；
ｉｉｉ）水素結合の図形的表現のための成分；
ｉｖ）モデルの機械的安定化のための補強成分、
の１種以上を含有し、
ここでは、成分（ｉ）および（ｉｉ）が、何等特定の捩れ角が決定されておらず、そして、この構成成分が回転後においてすらそれらの相対的位置を維持するよう十分に調節される、円形断面の雄−雌（穴に差し込むピン）連結物によって連結されている、
タンパク質構造もしくはタンパク質構造の一部を表すための概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項２】
次の構成成分：
ｉ）二次構造の要素を形成せず、かつ成分（ｉｉ）を連結するために使用されるタンパク質の領域を表すための成分；
ｉｉａ）該要素がαヘリックス（または３１０もしくはπヘリックス）である、二次構造の要素を表すための成分；
ｉｉｂ）該要素がβ鎖である、二次構造の要素を表すための成分；
ｉｉｉ）水素結合の図形的表現のための成分；
ｉｖａ）ワイヤまたは小さい棒（ｒｏｄ）の形態におけるモデルの機械的安定化のための補強成分；
ｉｖｂ）帯（ｓｔｒｉｐ）の形態におけるモデルの機械的安定化のための補強成分、
の１種以上を含有する、請求項１に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項３】
該構成成分（ｉ）および（ｉｉｉ）が延ばされた形態を呈する、請求項２に記載の概念
的三次元トポロジーモデル。
【請求項４】
該構成成分（ｉｉａ）が円筒またはらせん形態を呈する、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項５】
該構成成分（ｉｉｂ）が平らな延ばされた形態を呈する、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項６】
該構成成分（ｉｉｂ）が楕円形の断面および表面における溝を呈する、請求項５に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項７】
該構成成分が、単一の断片または１組の中空または中空でない断片によって形成される、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項８】
タンパク質の構造上の要素が１種以上の構成成分によって構成される、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項９】
該構成成分（ｉｉａ）および（ｉｉｂ）が、他の同じかまたは異なる構成成分を適合させるための連結物を提供する、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項１０】
該構成成分（ｉｉａ）が２つの適合連結物を提供し、そして構成成分（ｉｉｂ）が４つの適合連結物を提供する、請求項９に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項１１】
該構成成分（ｉｉａ）および（ｉｉｂ）が１つの末端に雌適合連結物を提供する、請求項９に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項１２】
モデルの該構成成分（ｉｉａ）および（ｉｉｂ）が、他の末端に雄もしくは雌の適合連結物を提供する、請求項１１に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項１３】
モデルが、形態、色彩および／または材料であってもよい特徴によって種々の単位を示す構成成分（ｉｉａ）および／または（ｉｉｂ）を含有する、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項１４】
モデルが、矢または円錐の形態における構成成分（ｉｉａ）および／または（ｉｉｂ）を含有する、請求項１３に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項１５】
それらが各末端に雌適合連結物を提供する、請求項１４に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項１６】
該構成成分（ｉｉａ）および／または（ｉｉｂ）が、モデルの構成成分および補足物（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ）によって形成される、請求項１３に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項１７】
該構成成分（ｉｉａ）および／または（ｉｉｂ）が、モデルの他の構成成分に適合するための側面連結物を提供する、請求項９に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項１８】
該構成成分（ｉｉｂ）が構成成分（ｉｉｉ）に適合されるように各側面に少なくとも１個の雌連結物を提供する、請求項１７に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項１９】
該構成成分（ｉ）が構成成分（ｉｉ）の末端における雌連結物に適合される、請求項１
〜１８に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項２０】
該構成成分（ｉｉｉ）が構成成分（ｉｉ）の側面における雌連結物に適合される、請求項１〜１８に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項２１】
該構成成分（ｉ）および（ｉｉｉ）が、それぞれ末端および側面の該雌連結物の穴より小さい直径を提供する、請求項１〜１８に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項２２】
モデルがワイヤの形態における構成成分（ｉ）および／または（ｉｉｉ）を含有する、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項２３】
モデルがワイヤまたは小さい棒の形態における構成成分（ｉｖａ）を含有する、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項２４】
モデルが、半矢形頭部の形態における末端と他の反対側の平らな末端をもつ構成成分（ｉｖａ）を含有する、請求項２３に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項２５】
モデルが帯の形態における構成成分（ｉｖｂ）を含有する、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項２６】
モデルが末端に穴を提供する構成成分（ｉｖｂ）を含有する、請求項２５に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項２７】
該構成成分（ｉｖａ）が、構成成分（ｉｉｂ）の側面の雌適合連結物に連結される、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項２８】
該構成成分（ｉｖｂ）が、構成成分（ｉｉ）の雄連結物または構成成分（ｉ）に連結される、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項２９】
該構成成分が、すべての材料または材料の混合物、特に木材、ポリマー、金属またはセラミックス、より特にポリマーによって構成される、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項３０】
構成成分（ｉ）および／または（ｉｉｉ）が、それを変形するような力が取り払われた後に与えられた位置に残っている記憶性のない柔軟なワイヤである、請求項２９に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項３１】
構成成分（ｉ）および／または（ｉｉｉ）が、ポリマー材料で被覆された内部の金属フィラメントから構成される、請求項３０に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項３２】
該構成成分（ｉｉ）および（ｉｖ）がポリマー材料から構成される、請求項２９に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項３３】
該構成成分（ｉｉｂ）および（ｉｖｂ）が柔軟なポリマー材料から構成される、請求項３２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項３４】
モデルが種々の色彩の構成成分を含有する、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項３５】
モデルが、少なくとも２種の異なる色彩、特に青および赤の構成成分（ｉｉ）を含有す
る、請求項３４に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項３６】
モデルが構成成分（ｉｉ）と同じ色彩の構成成分（ｉ）を含有する、請求項３４に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項３７】
モデルが白色の構成成分（ｉｉｉ）を含有する、請求項３４に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項３８】
モデルが透明な構成成分（ｉｖ）を含有する、請求項３４に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項３９】
モデルがあらゆるスケールの構成成分を含有する、請求項２に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項４０】
モデルが、自然界に見いだされるものに比例するスケールを表す測定値をもつ構成成分を含有する、請求項３９に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項４１】
モデルが、ペプチド鎖における一定数の残基を表す構成成分を含有する、請求項４０に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項４２】
モデルが同じ長さの構成成分（ｉｉａ）および（ｉｉｂ）を含有する、請求項３９に記載の概念的三次元トポロジーモデル。
【請求項４３】
請求項１〜４２に記載のモデルを構築することを意図する、タンパク質構造もしくはタンパク質構造の一部についての三次元モデルを表現するためのキット。
【請求項４４】
該モデルが請求項１〜４２のいずれかに記載される、タンパク質構造もしくはタンパク質構造の一部についての三次元モデルを表現するためのキット。
【請求項４５】
少なくとも：
◆次のように分配される構成成分（ｉ）：
○１２ｃｍの長さの７２の成分；
○１７ｃｍの長さの１８の成分；
○２２ｃｍの長さの１２の成分；および
○４０ｃｍの長さの１８の成分、
◆次のように分配される構成成分（ｉｉ）：
●次のように分割される１６５の構成成分（ｉｉａ）：
○αヘリックスの本体を表す１１０の成分；
○αヘリックスの末端領域を表す５５の成分；
●次のように分割される構成成分（ｉｉｂ）：
○β鎖の本体を表す２０５の成分；
○β鎖の末端領域を表す８５の成分、
◆次のように分配される構成成分（ｉｉｉ）： 
○２．８ｃｍの長さの７５の成分；
○３．３ｃｍの長さの１００の成分；および
○３．８ｃｍの長さの７５の成分、
◆構成成分（ｉｖ）：
●３ｍの構成成分（ｉｖａ）；および
●次のように分配される６０の構成成分（ｉｖｂ）：
○５．５ｃｍの長さの３０の成分；および
○８．５ｃｍの長さの３０の成分、
を含有する、請求項４３または４４に記載のキット。
【請求項４６】
少なくとも：
◇６種の色彩（赤色、黄色、青色、緑色、黒色および白色）において提供され、次のように分配される構成成分（ｉ）：
○１種の色彩の各１ダースである、１２ｃｍの長さの７２の成分；
○１種の色彩の各３群である、１７ｃｍの長さの１８の成分；
○１種の色彩の各２個である、２２ｃｍの長さの１２の成分；および
○１種の色彩の各３個である、４０ｃｍの長さの１８の成分、
◇次のように分配される構成成分（ｉｉ）：
●次のように分割される構成成分（ｉｉａ）：
○５０の赤色、２０の緑色、２０の黄色および２０の青色成分である、αヘリックス
の本体を表す１１０の成分；
○２５の赤色、１０の緑色、１０の黄色および１０の青色成分である、αヘリックス
の末端領域を表す５５の成分；
●次のように分割される構成成分（ｉｉｂ）：
○１００の緑色、３５の赤色、３５の黄色および３５の青色成分である、β鎖の本体
を表す２０５の成分；
○４０の緑色、１５の赤色、１５の黄色および１５の青色成分である、β鎖の末端領
域を表す８５の成分、
◇すべて白色で、次のように分配される構成成分（ｉｉｉ）：
○２．８ｃｍの長さの７５の成分；
○３．３ｃｍの長さの１００の成分；および
○３．８ｃｍの長さの７５の成分、
◇構成成分（ｉｖ）：
●３ｍの透明な構成成分（ｉｖａ）；および
●次のように分配される６０の透明な構成成分（ｉｖｂ）：
○５．５ｃｍの長さの３０の成分；および
○８．５ｃｍの長さの３０の成分、
を含有する、請求項４５に記載のキット。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、タンパク質構造を表す概念的分子モデルの構築において使用されるモジュール構成成分に関する。より具体的には、本発明は、スケールを採用してもしなくても、あらゆるタンパク質構造のトポロジーを表すモデルを構築するために、一次および二次構造の要素の部分を表す構成成分、ならびにそれらの連結物を開示する。該モデルは、当該分野における研究作業において目的の教示およびタンパク質構造の可視化のために有用である。
【背景技術】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明は、次の構成成分：
ｉ）二次構造の要素を形成せず、かつ成分（ｉｉ）を連結するために使用されるタンパク質の領域を表すための成分；
ｉｉ）場合によっては次の成分の少なくとも１つを含む、二次構造の要素を表すための成分；
ｉｉｉ）水素結合の図形的表現のための成分；
ｉｖ）モデルの機械的安定化のための補強成分、
の１種以上を含有する、タンパク質構造もしくはその一部を表すための概念的三次元トポロジーモデルに関し、
ここでは、成分（ｉ）および（ｉｉ）が、所望の構造が得られるように何等固定されてない特定の捩れ角に伴って１つの成分が他の成分に対して移動／回転させられ、かつこの成分が回転後においてもそれらの相対的位置を維持するよう十分に調節される連結物（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）によって連結されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
用語「トポロジー」は、ポリペプチド鎖および非共有結合によって媒介されるがスケールに関しては不必要なそれらの連結物に沿って、二次構造の要素の秩序を保持しているタンパク質の三次元構造の表現に関する。
「漫画風（ｃａｒｔｏｏｎ  ｓｔｙｌｅ）モデル」としてもまた理解できる、表現「概念的モデル」は、実際の分子と同じ割合を必ずしももたず、かついかなる原子の詳細も示さずに二次構造の空間的配列の理解を可能にする、単純かつ概略形態においてタンパク質構造を表すモデルを指す。より具体的には、そのような用語は、タンパク質構造の二次構造を象徴的に表すために、円筒および帯のような単純な幾何学的形態の使用を指す。
本モデルのモジュール性（ｍｏｄｕｌａｒ  ｎａｔｕｒｅ）は連続する成分をその他の成分に対して相対的に回転させることを可能にする。連結物は、これらの構成成分が回転後においてもそれらの相対的位置を維持するように十分に調節されねばならない（きっちりとした適合）。
好ましくは、連結物は、固定されてない特定の捩れ角をもつ円形断面の雄−雌（穴に差し込むピン）連結物からなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006518066.tif 000017
【図２】
2006518066.tif 000018
【図３】
2006518066.tif 000019
【図４】
2006518066.tif 000020
【図５】
2006518066.tif 000021
【図６】
2006518066.tif 000022
【図７】
2006518066.tif 000023
【図８】
2006518066.tif 000024
【図９】
2006518066.tif 000025
【図１０】
2006518066.tif 000026
【図１１】
2006518066.tif 000027
【図１２Ａ】
2006518066.tif 000028
【図１２Ｂ】
2006518066.tif 000029
【図１３】
2006518066.tif 000030
【図１４】
2006518066.tif 000031
【国際調査報告】
2006518066.tif 000032
2006518066.tif 000033