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高精度のドッキング機能を有するタンパク質間相互作用予測システムの開発

开发具有高精度对接功能的蛋白质-蛋白质相互作用预测系统

基本信息

批准号：
17017014
负责人：
清水謙多郎
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

精度の高いタンパク質間相互作用部位予測と、ドッキングによる複合体構造予測の開発を行った。タンパク質間相互作用部位を予測については、SVMを用いた予測手法の開発を行い、とくに、学習パラメータ(コストパラメータとガウスカーネルのパラメータの2つ)を、クロスバリデーション法を利用し、AUCが最大になるよう最適化を行った。また、情報理論を用いたフィルタリングを新たに開発し、false positive予測を低減した。さらに、ウィンドウサイズと予測精度の関係を解析し、7残基のウィンドウが多くのタンパク質で最も良い精度を実現することを明らかにした。以上の工夫により、ニューラルネットワークを用いて行ったOfranらの結果より、高い予測精度を実現した。ドッキングによる複合体構造予測については、球面調和関数を用いて新規に設計した正規直交基底関数での級数展開による高速内積計算を使ったアルゴリズムを開発した。本手法のスコア関数の枠組みは非常に柔軟で、分子形状の相補性や各種ペアポテンシャル、静電相互作用などを表現することが可能である。また、本手法では、スカラー場を上記正規直交基底関数で展開することにより、スコア関数の計算に必要な内積計算を高速に行うとともに、配座空間の探索に必要な座標変換操作も高速に行えることを示した。本研究では、展開係数によるスカラー場の表現能力が、中心からの距離rの増加に従って大幅に劣化するという、従来の球面調和関数を基底関数とする方式の問題点を解決するため、rによる減衰のない、修正Legendre多項式を組み合わせた基底関数を用いた。現在、すでにいつかの複合体のデモリングを行い、例えば、1AKZ(223残基)と1UGI_A(84残基)のunbound dockingでは、従来のFTDockの手法と同程度の精度の複合体モデリングを約400倍の速度で実行することができている。

High precision mass interaction site prediction, complex structure prediction and development The prediction of mass-to-mass interaction sites, the development of SVM prediction techniques, the optimization of AUC maximization, the optimization of learning methods, the utilization of SVM prediction techniques, and the optimization of AUC maximization. The theory of false positive Analysis of the relationship between prediction accuracy and 7 residues, and the realization of the best prediction accuracy for multiple residues The results of the above tests are achieved with high accuracy. A new method for the prediction of complex structure is proposed, which is based on the series expansion of normal orthogonal basis relations and the high speed inner product calculation. The composition of this method is very flexible, complementary in molecular shape, and possible in electrostatic interaction. This method is used to calculate the necessary inner product at high speed and to explore the necessary coordinate transformation operation at high speed. In this study, the expansion coefficient of the field performance, the increase of the distance r from the center, the significant degradation of the spherical harmonic correlation, the base correlation, the method of solving the problem point, the reduction of the attenuation, the correction of the Legendre polynomial, the combination of the base correlation, and the use of the modified Legendre polynomial. For example, unbound docking of 1AKZ(residue 223) and 1UGI_A(residue 84) was performed at about 400 times the speed of complex docking with the same accuracy as that of FTDock.