バイオインフォマティクス実習資料（平成22年度、清水謙多郎）

タンパク質立体構造データベース

タンパク質立体構造データベースには、立体構造データそのものを登録した一次データベースと、構造を分類・比較した結果を登録した二次データベース がある。前者については、PDB(Protein Data Bank)がその役割を担っている。PDBには、タンパク質のX線結晶構造解析、NMRで得られた3次元座標データ、アミノ酸配列と二次構造の情報、文献 情報、そのほか、熱ゆらぎに関する情報や解像度などが記載されている。またDNA、RNAなどの核酸の立体構造や、複数の分子の複合体の立体構造なども登 録されている。

• PDB(http://www.rcsb.org/pdb/)
  RCSB(Research Collaboratory for Structural Bioinformatics)が公開しているタンパク質構造データベース。1971年、Brookhaven National Laboratoryに設立された。1980年代に入り、X線結晶構造解析の技術の向上、情報公開の流れに伴い、データ数が急増。1990年代に入って、 主要雑誌がPDB登録番号の掲載を義務づけ、一部グラント取得にもPDBへの登録が義務づけられるようになる。1998年にRCSBに管理が移管される。 タンパク質だけでなく、核酸、糖鎖などの立体構造も登録されている。なお、日本では大阪大学蛋白研にミラーサイトがある。このサイトではさらに関連データ ベースやPDBをXML化したデータベースなどを統合して、PDBj(http://www.pdbj.org/) として公開している。2003年、RCSB、MSD-EBI、PDBjが、単一データベースの提供、データ形式の修正と統一を目的とする Worldwide Protein Data Bank（wwPDB）（http://www.wwpdb.org/）を結成 した。

分子グラフィックスソフトウェア

分子の座標データを入力して可視化する（visualization, 人間の目で見えるようにする）ソフトウェア。

• RasMol(http://www.umass.edu/microbio/rasmol/)
  1993年、Roger Sayleが開発。回転、陰影処理がスムーズに行える高速なレイトレーシングアルゴリズムを開発。非力なPCでも十分高速に描画できるようにした。コマン ドラインインタフェースを備える。オープンソース。
  
• ProteinExplorer(http://www.proteinexplorer.org/)
  このサイトでは、従来からのChimeベースのProtein Explorerと、Jmolが選択可能。どちらもWebブラウザを介して利用する分子グラフィックス。
  ChimeはバージョンSP6、ブラウザはFirefoxのみ対応。
• PyMOL(http://www.pymol.org/)
  OpelGLを使用。Python言語で実現。オープンソース。現在もバージョンアップが頻繁に行われている比較的新しいシステム。論文等によく利用され ている。

この実習に関係するツール、データベース

• Modeller（http://salilab.org/modeller/）
  タンパク質モデリングツール
• NCBI BLAST（http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi）
  ホモロジー検索サイト（テンプレートの検索、アラインメントの精密化に利用）
• FUGUE（http://tardis.nibio.go.jp/fugue/）
  フォールド認識ツール（構造を考慮したテンプレートの検索、アラインメントの精密化に利用）
• DISOPRED（http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/disopred/）
  タンパク質disorder領域予測ツール
• Verify3D（http://nihserver.mbi.ucla.edu/Verify_3D/）
  タンパク質モデル構造評価ツール
• SuperPose（http://wishart.biology.ualberta.ca/SuperPose/）
  タンパク質モデル構造重ね合わせツール
• ProFit（http://www.bioinf.org.uk/software/profit/）
  タンパク質モデル構造重ね合わせツール
• BotDB（http://botdb.abcc.ncifcrf.gov/menuPages/home.jsp）
  DSSPのファイルと解析
• Jalview（http://www.jalview.org/）
  アラインメントエディタ（マルチプルアラインメントの形式変換などに利用）
  

• BLAST検索によって得られた配列アラインメント（protein1b.align）
• PSI-BLAST検索によって得られた配列アラインメント（テンプレートは1N2S）（protein1sp.align）
• FUGUEによって得られた配列アラインメント（テンプレートは1N2S）（protein1sf.align）
• 人手で修正したもの（protein1x.align）（テンプレートは1N2S）（protein1sx.align）
• BLAST検索によって得られた配列アラインメントをもとにSwiss-Modelによって構築したモデル構造（prot1-swissmodel.pdb）

実習で、アラインメントファイルやModellerのスクリプトなどを作りますが、時間的に間に合わない場合は、上記のできあいのものを使って下さ い。

タンパク質3の構造予測

ターゲットのタンパク質1の配列は、protein3.fastaからダウンロードして下さい。