2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K05711
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
和泉 博 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 環境管理研究部門, 主任研究員 (20356455)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 機能性有機分子 / 立体配座 / プログラム / ケモインフォマティクス / 赤外円二色性分光法 / 三次元化学構造検索 / IUPAC命名法 / 創薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）構造解析データ連携CCOMプログラムの開発
アミノ酸などではL-システインのようにR/S表記の代わりにD/L表記が一般に使われている。これは、L-システインのみR-配置になり、それ以外のアミノ酸はS-配置となるためである。このように、D/L表記とは違い、R/S表記は異なる分子の比較には適さない。立体配座の命名法の規則であるIUPAC Rule E-5.6にR/S表記の規則が一部含まれており、三次元フラグメント構造検索に不具合が生じていた。そこで、IUPAC Rule E-5.6に代えて、決定できるなら、たとえ原子番号が大きくなくとも中心の結合から近い順に二面角決定のための原子を選択するという解決策を見出し、新たな規則を提案した。これにより、実用上問題なく三次元フラグメント構造検索が可能になった。さらに、共通するSMARTS記法で表されるフラグメントをもち自由度が高い分子にむけて、フラグメント分子のデータベースの中から立体配座探索を行い、密度汎関数法計算のための初期構造を自動作成するConfFragGenerationプログラムを完成させた。応用例として、フラグメント分子であるcyclohexyl nonanoate の立体配座データからキラル分子であるcholesteryl pelargonateの初期構造を自動作成し、コレステリック液晶状態のVCD解析に利用できることを示した。
また、有機分子立体配座コード化変換、SMARTS 3D 探索(CCOM)デモプログラム、及びタンパク質超二次構造コード(SSC)変換プログラムを公開し、アカデミア向けにresearchmapからダウンロード可能にした（http://researchmap.jp/read0004613/%E8%B3%87%E6%96%99%E5%85%AC%E9%96%8B/）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
１．構造解析データ連携CCOMプログラムの開発について、本科研費採択直前にコアとなるCCOMプログラムに関する論文が国際誌に受理され、採択後最大の難関であった二面角を決定するための４個の原子の選択において、データベースに保存された分子と検索を行うフラグメントとの間で選択される原子が違ってくる問題を解決することが出来た。さらに、７月には有機分子立体配座コード化変換、SMARTS 3D 探索(CCOM)デモプログラム、及びタンパク質超二次構造コード(SSC)変換プログラムを公開したことから、達成度として①と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度の研究テーマにおいて優先則の問題点が解決でき、想定以上に研究が進捗したことから、平成３０年度の研究計画における研究テーマを先に行い、プログラムの公開を優先させる。具体的には、X線結晶構造解析から得られる構造データは水素原子の情報が含まれていない。特にタンパク質に取り込まれたキラル分子のX線結晶構造データとVCD解析から得られた構造データとの立体配座の比較はリガンド―タンパク質間相互作用を考察する上で重要である。現在はpdb構造データからリガンドの構造データを手作業で切り出した上で水素原子付加などの作業をしており、自動化変換プログラムはできていない。また別の構造データファイル形式であるcifファイルには未対応であるため、それらの自動化変換プログラムを作成する。
さらに、ConfFragGenerationで使用しているSetTorsion機能は、環構造ではbondを回転させることが出来ず、初期構造を発生させられない問題がある。そこで、大員環構造に焦点を当て一旦環上の特定の共有結合を切断し、有機3Dフラグメントデータベースの構造データを共通化させ、密度汎関数法計算のための初期構造を作成するプログラムを開発する。同時に、マクロライドであるタクロリムス、ラパマイシン、エリスロマイシンなどのVCD解析にプログラムを応用する。
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| Causes of Carryover |
購入予定だった有機分子構造データ連携解析装置に使用する、最大共通部分構造(MCS)ライブラリーは１年間しか使用できないことが判明したため、極力自作で対応することに方針転換した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
使用予定だった研究費について、有機分子立体配座に関連するソフトウェア開発、結晶構造データベース及び研究成果発表に使用する。
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