モチーフ探索のための三次元構造特徴探索アルゴリズムに関する研究

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本研究は、タンパク質の高次構造特徴解析のための基礎となる三次元共通構造特徴探索のためのアルゴリズムの開発と三次元モチーフ探索の自動化手法の確立を目指すものである。本研究では、タンパク質の三次元構造を各アミノ酸残基をそれぞれ一つのsuper atomと見なし、対応するCa原子の座標を用いて近似することにより、構造表現の簡略化並びに、処理の高速化を図った。こうしたタンパク質三次元構造の簡略化表現をもとに、与えられたタンパク質の構造を三次元空間上のsuper atom(アミノ酸残基)に対応する点の集合として取り扱う。また、これらの点の集合を距離行列で記述し、これに対応する辺重み付きグラフを考える。すなわち、三次元幾何情報も含めタンパク質の構造情報をその構成アミノ酸残基を頂点とする重み付きグラフとして表現し、構造特徴探索をグラフのマッチング問題としてグラフ論的なアプローチのもとに検討を行った。三次元部分構造検索については、有機低分子を対象としたテストデータベースを作成し、その試行実験を通じて本法の有用性を確認した。また、PDB中に含まれる543タンパク質をテストデータベースとしたトロポニンC中のEF-ハンドモチーフを質問構造とした検索実験の結果、同様なモチーフ部位を有することが知られているタンパク質の対応部位を正しく検出することができた。このことは、タンパク質の三次元モチーフ探索における本法の有用性を示すものである。