SYBYL

Biopolymer

Product information

Biopolymerは、SYBYLで蛋白質や核酸、糖を取り扱うためのモジュールです。

Features

基本機能

• 蛋白質・核酸・糖についての辞書を用意しています。例えば蛋白質の辞書の場合、アミノ酸や二次構造の定義等、蛋白質構造を記述する際に必須な情報が含まれています。この辞書を使うことによって、ユーザは容易にペプチドの立体構造を組上げることができます。DNA の場合には、塩基配列を指定するだけで直ちに二重らせんが作成されます。ユーザは辞書の内容を書き換えたり追加することができます。

• PDBデータを読み込む事ができます。また、計算結果を PDB formatで保存することもできます。

• PDBデータには C-alpha原子の座標のみ既知である構造も登録されています。Biopolymer を用いると、C-alpha原子の座標から主鎖構造を構築することができます。さらに主鎖構造に側鎖を付加することもできます。

• アミノ酸置換や Insertion/Deletionが簡単に行えます。

• Insertion/Deletionを行ったあとの構造を補正する機能として Loop Search が用意されています。多くの場合 Insertion/Deletion は蛋白質の Loop 部分で起こっています。アミノ酸を追加したり取り去った為に歪みの生じた Loop 構造を、蛋白質データベースに登録されている既知の Loop 構造で置き換えて歪みの無い自然な形の Loop にします。Loop Search の結果の解析は、（後述の）Molecular Spreadsheet を用いて効率的に行うことができます。

• Genetic Algorithmを用いた FlexiDock計算ができます。　このとき Ligand分子だけでなく、蛋白質の側鎖も動かしてエネルギー的に安定な相対配置を探索することが可能です。

• 蛋白質データベースを検索する機能が用意されています。例えば指定したアミノ酸配列や二次構造をもつ蛋白質を、データベースから短時間で探し出します。検索のQuery は、集合操作により複雑な組み合わせにすることも可能です。結果は新しいデータベースに保存され、さらにMolecular Spreadsheetが作成されますので、直ちに次の解析操作に移ることができます。

• アミノ酸配列に対して経験的な二次構造予測を行うことができます。

• 蛋白質分子を B-factorの値によって色分けすることができます。

• 蛋白質の主鎖構造をリボンモデルやチューブモデルで表示して主鎖の構造的特徴（二次構造等）を判りやすく強調することができます。この時二次構造ごとに色分けすることもできます。さらに部分的な CPK、Ball and Stick 表示と組み合わせると、active site や S-S 結合部位等を強調して表現することができます。

ProTable

• SYBYLのBiopolymer/ProTable機能を利用すると、蛋白質の立体構造をMolecular Spreadsheetに整理して、様々な角度から解析できるようになります。これにより、モデリングによって得られた立体構造の妥当性を評価することができます。
  ProTable機能では、以下の機能を提供しております。
  1. Ramachandran Plot作成
  2. タンパク質分子構造のMolecular Spreadsheetでの分析（各種パラメータ検出・計算）
     • 主鎖、側鎖の二面角の値
     • 二次構造の情報（Kabsch & Sander法）
     • 各残基についてのエネルギー値
     • Free Energy
     • その残基を中心に、指定した範囲内(例えば 14Å以内）にある残基の数
  3. 各残基の立体構造の特徴検出
     • 結合長・結合角を AMBER力場の平衡値と比較し、大きくずれている残基を検出
     • Cα原子のchirality (D-アミノ酸かどうか）検査
     • Trans状態からのズレをωの値で検査
  4. 溶媒接触可能表面の計算（SAVOLプログラム）
     • 極性残基は分子表面、非極性残基は分子内部に分布するという一般則からはずれた残基を選びだし、色分け

SiteID

• SYBYLのBiopolymer/SiteIDでは、蛋白質分子が構造的にどの部分で他分子と相互作用するかを解析する２つの機能が用意されています。

  1. Finding Pocket

     これは蛋白質の活性ポケットを探索する機能です。「Grid Method」と「Solvent Method」の２種類のアルゴリズムが用意されています。「Grid Method」では、蛋白質分子の周囲にグリッドをまんべんなく発生させることによりポケット探索を行います。「Solvent Method」では水分子を蛋白質分子表面に隈無く配置し、活性ポケットを探します。

  2. SiteID Table

     蛋白質の立体構造がもつ情報を Molecular Spreadsheetに入れて解析します。重原子の各々について、分子の中心からの距離・溶媒接触可能表面・水素結合性を計算します。又 MOLCADと組み合わせれば、疎水性・局率（local curvature）を計算することもできます。スライド・バーを用いて、これらの値が特定の範囲内にある重原子だけに印を付けることができます。これにより、例えば疎水性が高くかつ表面に露出している領域を探し、蛋白質と DNAの相互作用箇所の候補とすることができます。