Poster32

蛋白質構造データバンク（PDBj）の高度化と統合的運用
工藤高裕 、Gert-Jan Bekker 、山下鈴子(2)(1)
由良敬 、栗栖源嗣
(1)

(1)

、鈴木博文

(1)

(2)

、横地政志、(1)(1) 大阪大学蛋白質研究所 （2）早稲田大学先進理工学部
https://pdbj.org/

蛋白質構造データバンク（Protein Data Bank、PDB）は生体高分子の構造データを集めた世界で唯一のデータアーカイブ。1971年に7つの構造から始まり、2019年9月現在では150,000件以上のデータを提供している。
PDBはPDBを維持するための国際組織「国際蛋白質構造データバンク」（worldwide
Protein Data Bank、wwPDB）の下、4つのメンバー（米国のRCSB PDBとBMRB、欧州のPDBe、日本のPDBj）が協力して運営している。各メンバーの運営費用は各国の政府機関による研究費用でまかなわれている。

PDBjの活動（左から 1mbn, 1ema, 2rh1, 1k4c, 1v54, 3vkh, 1ﬀk）

PDBデータの登録

https://deposit-pdbj.wwpdb.org/deposition
PDBjでは主にアジア地区からのPDB登録受付を行っている。登録された構造は決められた公開日になるとPDBの各拠点から同時に公開される。

Sequence Navigator︓類似配列検索
https://pdbj.org/seq-navi

あるアミノ酸配列と似た配列をPDB登録エントリーの中から探すBLAST検索サービス。アミノ酸配列または既にPDBに登録されている構造のPDBID＋ChainIDで検索できる。

Structure Navigator︓類似⽴体構造検索
https://pdbj.org/struc-navi

立体構造が似た分子をPDBに登録された分子の中から検索するサービス。検索条件はPDBID+ChainID、またはPDB形式の構造情報ファイルで指定。

Spanner/SFAS︓配列から⽴体構造を予測

https://sysimm.org/spanner/
https://sysimm.org/pipeline7/

Spanner（スパナー）はアミノ酸配列情報からタンパク質の立体構造を予測するサービス。似た配列を持ち構造が分かっている鋳型構造を別途指定し、それに基づいて予測を行う。
鋳型構造をPDBエントリーから探し出す過程をつなげたパイプラ
インサービスSFAS（Sequence Function Annotation Service）も提供している。

wwPDB検証レポート
PDBアーカイブの検証レポート（wwPDBvalidationreports）は、X線結晶回折、核磁気共鳴、電子顕微鏡の構造決定法毎の専門委員会（Validation Task Force）の意見に基づいて、広く受け入れられている評価基準を使って、PDBに登録された立体構造の品質を評価する文書。特に論文の投稿・査読過程における利用が推奨されている。
PDBjでは、検証レポートに含まれる評価指標を検索しやすくするため、PDBML-validation（XML形式）とwwPDB/RDF-validation（RDF形式）に変換した検証レポートファイルを開発した。これらのフォーマットは機械処理に向いておりPDBアーカイブのマスターフォーマットとなっているPDBx/mmCIF形式と高い互換性があるという特徴を備えている。
これらを利用し、検証レポートの関係データベース（PostgreSQL）およびSPARQLエンドポイントを公開している。これらは立体構造に基づくバイオインフォマティクス、創薬の分野において活用が期待される。

検証レポートの例(a)

PDBj Mine (PDB構造検索)
https://pdbj.org/mine

PDBj MineはPDBjが提供するPDBエントリー検索サービス。
キーワード検索だけでなく、詳細検索やSQL検索を使ってより細かな条件を指定し検索することもできる。
また、この検索ではPDBで規定した化合物、PDBサイトの記事内容（ニュース、ヘルプなど）、未公開エントリーの状態（公開日や現在の処理段階）なども合わせて横断検索することができる。
日本語ページでは日本語でも検索できる。

EM Navigator・Omokage検索・万⾒https://pdbj.org/emnavi/
https://pdbj.org/emnavi/omo-search.php
https://pdbj.org/yorodumi/
EM Navigatorは、電子顕微鏡で得られた電子密度マップのデータベースEMDBのデータを検索・閲覧するためのウェブサービ
ス。
Omokage検索は、PDBの原子座標モデル、EMDBの電子密度マップ、SASBDB（生体試料小角散乱データバンク）の分子モデルの中から横断的に検索し、似た「形状」の分子を探すサービ
ス。
以上のサービスは、専門的な知識や経験がなくても気軽に分子を閲覧できるようつくられた共通の分子構造閲覧ウェブサービス「万見」 （よろづみ）を使っている。

Molmil︓ウェブブラウザで動く分⼦ビューアー
https://pdbj.org/help/molmil

ウェブブラウザ上で動作する分子閲覧ソフトウェア。Windows、Mac、LinuxなどのPC環境だけではなく、AndroidやiOSなどのモバイル環境にも対応している。

eF-site︓タンパク質分⼦表⾯形状データベース
https://pdbj.org/eF-site/
https://pdbj.org/eF-surf/
https://pdbj.org/eF-seek/

eF-site (electrostatic-surface of Functional site)はタ
ンパク質の機能部位に関する分子表面形状のデータベース。
eF-surfは、手元にある分子構造データファイルを使ってeF-siteに登録されているデータと同じ様に分子表面と静電ポテンシャルを計算できる。
eF-seekは、手元にある分子構造データファイルと似た結合部位を持つ構造をeF-siteエントリーから検索できる。

ProMode︓タンパク質基準振動解析データベース
https://pdbj.org/promode-elastic

タンパク質の基準振動解析データベース。各分子のページ
ではMolmil分子ビューアを使ったアニメーションや原子の変位ベクトル図で各モードのゆらぎを見ることができる。

wwPDB/RDF-validationのSPARQL検索例
リガンドのRSR (Real space R-factor、残基PREFIX PDBov: <https://rdf.wwpdb.org/schema/pdbx-validation-v1.owl#>
SELECT ?PDB_ID ?enzyme ?ligand ?comp_id MIN(?RSR AS ?minRSR)
毎に実験的に求めた電子密度と構造
FROM <https://rdf.wwpdb.org/pdb-validation>
モデルの電子密度の残差の割合) が10％より
WHERE {
?entity PDBov:link_to_enzyme ?link_to_enzyme ;小さい全ての酵素-リガンド複合体を選択
酵素を選択
PDBov:entity.pdbx_description ?enzyme ;PDBov:of_datablock ?datablock .
BIND (SUBSTR(STR(?datablock),38,4) AS ?PDB_ID)
BIND (IRI(CONCAT(?datablock, "/pdbx_entity_nonpolyCategory")) AS ?entity_nonpoly_category)?entity_nonpoly_category PDBov:has_pdbx_entity_nonpoly ?entity_nonpoly .
?entity_nonpoly PDBov:pdbx_entity_nonpoly.name ?ligand ;PDBov:pdbx_entity_nonpoly.entity_id ?entity_id ;水・イオンを除く非ポリマーのリガンドを選択
PDBov:pdbx_entity_nonpoly.comp_id ?comp_id .
FILTER (?ligand!="water" && !STRENDS(?ligand, " ION"))
BIND (IRI(CONCAT(?datablock, "/pdbx_nonpoly_schemeCategory")) AS ?nonpoly_scheme_category)?nonpoly_scheme_category PDBov:has_pdbx_nonpoly_scheme ?nonpoly_scheme .
?nonpoly_scheme PDBov:pdbx_nonpoly_scheme.pdb_strand_id ?asym_id ;PDBov:pdbx_nonpoly_scheme.pdb_seq_num ?seq_id ;PDBov:pdbx_nonpoly_scheme.entity_id ?entity_id ;PDBov:pdbx_nonpoly_scheme.mon_id ?comp_id .
BIND (IRI(CONCAT(?datablock, "/pdbx_dcc_mapCategory")) AS ?dcc_map_category)?dcc_map_category PDBov:has_pdbx_dcc_map ?dcc_map .
?dcc_map PDBov:pdbx_dcc_map.auth_asym_id ?asym_id ;PDBov:pdbx_dcc_map.auth_comp_id ?comp_id ;PDBov:pdbx_dcc_map.RSR ?RSR .
FILTER (xsd:float(?RSR) < 0.1)
RSR＜0.1を選択} GROUP BY ?PDB_ID ?enzyme ?ligand ?comp_id(b)(a) wwPDB検証レポート（PDF版）の表紙。 (b) wwPDB検証
レポートの最初のページには、主な検証項目に関して、全PDBエントリーを基準にした相対評価がペーセンタイルで表示されていて、注目している構造の品質の概要を知ることができる。パーセンタイ
ル表示の青いほうが評価が良好であることを表している。塗りつぶした四角形は、全エントリーと比較した相対評価、穴あきの四角は同手法、同精度で決定された全エントリーと比較した相対評価を示す。

日本蛋白質構造データバンク（PDBj）〒565-0871 大阪府吹田市山田丘3-2
大阪大学蛋白質研究所･構造解析研究棟
蛋白質データベース開発研究室内
TEL：06-6879-4311（全般）06-6879-8634（PDB登録）
Web問い合わせ： https://pdbj.org/contact

日本蛋白質構造データバンク（PDBj: Protein Data Bank Japan）は、「JST-NBDC」「大阪大学蛋白質研究所に措置された共同利用・共同研究拠点経費（文部科学省）」の支援を受け、米国 RCSB、BMRB、および欧州 PDBeと協力して、生体高分子の立体構造データベースを国際的に統一化された PDB アーカイブとして運営するとともに、様々な解析ツールを提供しています。
上端の図は左からシトクロム c（1cyc）、タカアミラーゼ（2taa）、イネ萎縮ウイルス（RDV,1uf2）、シトクロム c 酸化酵素（1v54）、ダイニン（3vkh）、コネキシン（2zw3）©2019 PDBj