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タンパク質構造ダイナミクスの解析のための階層線形モデルの枠組みでの共分散推定

用于分析蛋白质结构动力学的分层线性模型框架中的协方差估计

基本信息

批准号：
22K12264
负责人：
網崎孝志
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12264/
关键词：
変量効果モデル確率的主成分分析構造多様性

项目摘要

タンパク質の働きは、その構造変動や構造ダイナミクスに結びついていると考えられているが、それらは静的構造の集団あるいは集団間の遷移ととらえることができる。本研究では、このような構造の階層性に着目し、タンパク質の構造変化を階層線形モデルで表現する。より正確には、変量効果モデルの一種である分散要素モデルにより集団間の構造変動と集団内での構造変動を分離する方法（REM法）を開発した。また、それとの比較の目的で開発した二段階（TS）法も、標本サイズが大きい場合は有用な手法であることが明らかになった。このTS法は、それぞれ集団の平均構造を母数とみなして推定し、それらから母平均構造を推定するものであるため、母数効果モデルの一種である。いずれの手法も最尤法（ML）にも基づいており、分散共分散行列（以下、共分散行列）は過小推定となる。2022年度は、この点に対応した。すなわち、TS法については、分散分析と同様の自由度の補正を行う方法としたが、REM法については、制限付き最尤推定法（REML）による推定量を求め、その推定法を実装した。数値実験により、期待通り、バイアスの減少が確認できた。また、βラクタマーゼの一種のKPC2、及び、薬物代謝酵素シトクロム P450 ファミリー2（CYP2）酵素群のPDB登録結晶構造等に本研究の手法を適用した。前者では、構造クラスタリングと組み合わせて特徴的なダイナミクスや特異構造の検出が有効に行えた。また、CYP2への適用例では、集団間・内変動の分離が、酵素（集団）間での活性部位サイズの違いの補正（集団間変動の分離）として機能し、全酵素（集団）に共通する CYP2 に普遍の活性部位の構造変化（open/close動作）を捉えることができた。これは、階層線形モデルの非常に有用な新しい適用方法と考えられる。

The structure of the structure. In this study, the hierarchical structure of the structure is focused on, and the hierarchical structure of the structure is characterized by linear structure. A new method (REM method) for separating structural changes between clusters and structural changes within clusters was developed. The purpose of comparison is to open up the two-stage (TS) method, which is useful in large cases. The TS method is used to estimate the average structure of the set. In the middle of the method, the most special method (ML) is to divide the matrix into two groups (below, the matrix is divided into two groups). 2022 - 2023 The year 2022 - 2023 The TS method is used to calculate the amount of dispersion analysis and the correction of the same degree of freedom. The REM method is used to calculate the amount of dispersion analysis and the estimation method is used to calculate the amount of dispersion analysis. The number of The methods of this study are applicable to the PDB registration crystal structure of a kind of KPC2 and CYP2 enzyme group. The former is the structure of the structure, the combination of the characteristics of the structure and the characteristics of the structure. Examples of CYP2 activity include: separation of group and intra-group movements; correction of violation of active site activity between enzymes (groups); functional changes; structural changes (open/close action) of common active site of CYP2 among all enzymes (groups). This is a very useful way to apply the hierarchical linear model.