機能詳細2 タンパク質・抗体モデリングと構造解析

• タンパク質モデリング
• タンパク質デザイン・抗体医薬
• タンパク質解析

アミノ酸配列を入力としてホモロジー検索、配列アラインメントを経てタンパク質の単量体や多量体、抗体の立体構造予測を行います。既知の立体構造や変異体モデルに対する物性推算、表面解析、相互作用解析を行うことで対象タンパク質の特徴や重要残基の知見を得ることが可能です。

タンパク質モデリング

ホモロジー検索

独自のファミリーデータベースを使用し、類似配列を持つタンパク質をドメインごとに検索します。検索結果から取得した立体構造を、構造保持領域の解析やホモロジーモデリングに利用できます。

アミノ酸配列アラインメント

ホモロジーモデリング

単量体・多量体モデリング

立体構造が既知の鋳型タンパク質に対して、ターゲットアミノ酸配列を当てはめるように立体構造を構築します。鋳型タンパク質を参照できない部分的な主鎖構造は、セグメントマッチ法^※1により他の立体構造データを割り当て、側鎖構造は最適なパッキングとなるものをライブラリーから選択します。
複数のタンパク質をテンプレートとすることで、多量体モデルも構築できます。

• ※1
  Levitt, M. Accurate modeling of protein conformation by automatic segment matching. J. Mol. Biol.1992, 226（2）, 507-533.

タンパク質ータンパク質ドッキング

タンパク質デザイン・抗体医薬

タンパク質デザイン・抗体医薬

ループグラフティング

任意の部分構造を他の構造より移植した、タンパク質モデルを容易に構築できます。移植による構造のひずみは自動的に緩和されます。

ループ／リンカーモデリング

経験的探索法、またはde novo探索法により任意の残基長のループ／リンカー構造を構築します。リンカー導入後の各ドメインの最適な配置を、剛体の構造最適化により予測することも可能です。

翻訳後修飾モデリング

グリコシル化、アセチル化、メチル化、ニトロシル化、硫酸化、リン酸化などの候補部位を検出し、自動的にモデル構築できます。

フォーカストライブラリー

ペプチド・タンパク質構造構築

アミノ酸配列を入力することでペプチドを容易に構築できます 。また、既存の側鎖構造から、点変異体の構築、側鎖配座の探索、主鎖・側鎖の構造最適化、側鎖の再パッキング等、様々な構造探索も行えます。非天然アミノ酸の構築にも対応しています。

エピトープマッピング

タンパク質－タンパク質ドッキングの結果を用いて、抗原の抗体認識部位（エピトープ）などのタンパク質－タンパク質相互作用界面のアミノ酸残基を予測します。水素－重水素交換法などの実験情報を考慮して、相互作用に関与している可能性の高い領域に重み付けした解析も可能です。

タンパク質解析

表面パッチ解析

タンパク質物性推算

タンパク質の分子量、疎水性・親水性表面積、ファンデルワールス体積、等電点、総電荷、双極子モーメント、ゼータ電位など96種類の物性をpHと構造変化を考慮して推算できます。アミノ酸残基ごとの物性への寄与も計算可能です。

タンパク質相互作用解析

残基間の水素結合、イオン相互作用、ジスルフィド結合、VDW相互作用を検出します。分子間相互作用や複数分子間に共通する相互作用も検出できます。

構造ひずみチェック

Ramachandranプロットなどの二面角分布や原子間衝突、側鎖配座エネルギーなどを算出し、タンパク質立体構造としての妥当性を評価します。

アミノ酸残基のpKa予測

PROPKA法^※2に基づく手法により、タンパク質立体構造から各残基のpKa値を予測します 。

• ※2
  Li, H. ; Robertson, A. D. ; Jensen, J. H. Very fast empirical prediction and rationalization of protein pKa values.Proteins.2005, 61, 704-721.

ドメインモチーフ検索

タンパク質重ね合わせ

複数のタンパク質立体構造を、アミノ酸配列、折りたたみ、二次構造の立体配置に基づいて重ね合わせを行います。残基ごとのRMSD値もチェックできます。