分子量1億ダルトンに及ぶ生体超分子の構造解析を可能とするソフトウェアの開発

开发可对分子量1亿道尔顿的生物超分子进行结构分析的软件

基本信息

批准号：
18054001
负责人：
姚閔
金额：
$ 3.9万
依托单位：
Hokkaido University
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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

私達は平成19年度に,巨大超分子構造解析の特徴に応じて,より完全なモデルを構築するアルゴリズムとプログラムを開発した.巨大超分子構造解析の特徴は,結晶の質がよくない,回折能が低い(通常〜3Å)などである.一般的に得られる位相はかなり不正確であるために,電子密度図が不明瞭で,構造の構築は困難である.また,位相を改良するために電子密度図での溶媒平滑化や自己コピー分子間の平均化,部分構造を位相に加えるなどが行われる.そして,モデルの構築と電子密度図の改良を繰り返して,より完全なモデルを求めることができる.我々はこのような位相改良途中の異なるステップで得られたいくつか部分構造,通常,バラバラな主鎖の断片の集まりをマージ・拡張するアルゴリズムを開発し,主鎖の断片を最大程度に繋ぎ,より完全なモデルを得ることができた.我々が開発した方法では,グラフ理論、動的プログラミング法を用いて,いくつかの部分構造から最大な断片の集合を求め,さらに、電子密度図の極値点の求めることにより,分子の領域を決め,結晶学的な対称操作によりマージした集合を1分子に拡張する.現在に,いくつかのサンプルをテストしながら,実用化へ進めている.また,構造解析へ応用しながら,LAFIREの改良を進めた.特に,最近本特定領域の班員から1300万Daの分子量を持つ巨大分子のサンプルを預かり,巨大分子の精密化のストラテジーを構築しながら,〜3Å分解能での巨大分子の自動精密化にチャレンジした.

2007年，我们开发了一种算法和程序，根据巨型超分子结构分析的特征来构建更完整的模型。巨型超分子结构分析的特征是晶体质量很差，衍射能力很低（通常〜3Å）。所获得的相通常不准确，因此电子密度图晦涩难懂，结构很难构造。此外，为了改善相位图，在电子密度图上平滑，平均自拷贝分子之间的平均以及在相位上添加部分结构。然后，通过重复模型构建和电子密度图，我们可以获得更完整的模型。我们合并并扩展了几个部分结构的收集，通常是主链碎片的片段，这些结构在相位改进期间以不同的步骤获得。我们开发了一种算法，并在最大程度上连接了主链的片段，并获得了更完整的模型。在我们开发的方法中，我们使用了图理论和动态编程来从几个子结构中找到最大的片段集，然后通过找到电子密度图的极端点，我们决定了分子的区域，并通过使用晶体学对称性操纵将合并的集合扩展到一个分子。目前，我们在测试几个样本时正在进行实际应用。我们还将其应用于结构分析，并改善了LAFIRE。特别是，我们最近收到了来自该特定区域的小组成员分子量的大分子样品，在该特定区域的一组成员中，并建立了大分子改进的策略，我们一直在〜3Å分辨率的大分子自动改进大分子。