2023 年度研究成果報告書

ヘムのツボを押さえて使うための構造機能相関解析ツール「PyDISH」の開発

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	21K14741
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分37010:生体関連化学
研究機関	広島大学
研究代表者	兼松佑典広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (10765936)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	統計科学 / 機械学習 / バイオインフォマティクス / 量子化学
研究成果の概要	ヘムタンパク質の構造機能相関解析アプリケーション「PyDISH」の有用性を向上させるために、データベースの自動更新と、ユーザーがアップロードした構造の解析の機能をそれぞれ実装した。またランダムフォレスト法を用いて機能分類予測について検証し、構造歪みをもとに有意な精度で機能の二値分類が実行可能であることが確認された。さらに与えられたヘムの構造をもとに酸化還元電位と酸素吸着能の近似値を評価する機能も実装した。その一方で、PyDISHの自動更新のアルゴリズムを転用することで、任意の金属補因子について統計解析を行う機能をGoogle Colabを用いて実装・公開し、その有用性を確認した。
自由記述の分野	生物物理化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究におけるPyDISHの開発とGoogle Colabを用いた新規解析機能により、誰でもWebブラウザ上で最新のデータを参照しながら特定のヘムや金属補因子の特徴づけを行うことが新たに可能になった。これにより実験やシミュレーションで取得されたヘムの構造歪みに対する意味づけが可能になった。また、タンパク質に結合したヘムの構造を予測する機能を新規実装した構造予測ツール「AlphaFold3」とPyDISHとの併用により、新規タンパク質の活性を予測することも可能になった。ただしその予測精度や適用範囲については今後系統的に検討する必要がある。