JP4941869B2 - Conformational analysis apparatus and analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、薬効などに関連する薬剤活性種等の立体配座を簡便にかつより精緻に解析する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for simply and more precisely analyzing the conformation of a drug active species related to drug efficacy and the like.
ポストゲノム研究の進展に伴い、様々なタンパク質構造が明らかにされるにつれ、例えば抗癌剤として機能するタキソール(パクリタキセル)が微小管を構成するチューブリンと呼ばれるタンパク質と結合安定化することにより脱重合を阻害する結果、癌細胞の分裂を阻害することがわかってきた。さらに、薬剤が機能する環境下では、薬剤は液相状態をとることから、例えばタキソールは様々な形をとることができ、その活性種の構造が構造活性相関の観点から興味をもたれている。これらの様々な形のことを立体配座と呼ぶが、タキソールについては様々な活性種の立体配座が提唱され、議論になっている(非特許文献1)。ところが、現存する装置の空間分解能の制約や核磁気共鳴(NMR)装置特有のNMRタイムスケールの制約、分子力場計算の精度の問題などから、その活性種の立体配座をいかにして表記するかについて関心がもたれている。例えば、現在、タキソールについてはT-TaxolやPTX-NYのような表記が用いられているが、このような表記自体から立体配座そのものを比較することは不可能である。 As the progress of post-genome research, various protein structures are revealed. For example, taxol (paclitaxel), which functions as an anticancer agent, inhibits depolymerization by stabilizing the binding to a protein called tubulin that forms microtubules. As a result, it has been found to inhibit cancer cell division. Furthermore, under the environment where the drug functions, since the drug takes a liquid phase state, for example, taxol can take various forms, and the structure of the active species is interesting from the viewpoint of the structure-activity relationship. These various forms are referred to as conformations. Concerning taxol, conformations of various active species have been proposed and have been discussed (Non-patent Document 1). However, how to describe the conformation of the active species due to the limitations of the spatial resolution of existing devices, the limitations of the NMR time scale unique to nuclear magnetic resonance (NMR) devices, and the accuracy of molecular force field calculations. There is interest in For example, currently, notation such as T-Taxol and PTX-NY is used for taxol, but it is impossible to compare the conformation itself from such notation itself.
ゲノムについては、共通するG、C、T、Aの簡略化した記号を用いて表記することにより、大規模な電算機処理を行うことが出来るようになり、飛躍的な進歩を遂げている。 For the genome, it is possible to perform large-scale computer processing by using the common G, C, T, and A simplified symbols, and it has made tremendous progress.
本発明者らは、生体分子をはじめとするキラリティーを有する物質の赤外円二色性(VCD)バンドが立体配座に対して極めて敏感であることを見出し(非特許文献2、3)、すでにVCD分光法を活用する新たな構造解析手法に関する提案を行っている(特許文献1、2)。その中で、立体配座について簡略化した記号を用いて表記する提案を行っているが、微妙な構造の違いがある場合に区別できないという問題があった。 The present inventors have found that the infrared circular dichroism (VCD) band of substances having chirality such as biomolecules is extremely sensitive to conformation (Non-patent Documents 2 and 3). Have already made proposals regarding a new structure analysis method utilizing VCD spectroscopy (Patent Documents 1 and 2). Among them, a proposal has been made to describe the conformation using a simplified symbol, but there is a problem that it cannot be distinguished when there is a subtle difference in structure.
薬剤の活性は、分子の立体配座に起因する物理的性質及び代謝に関係する性質に依存していると考えられる。前記活性種の立体配座構造が、新規薬剤設計に関して構造活性相関の観点から注目されているが、従来の直交座標系やZMATRIXにより分子の立体配座を表記する方法では立体配座構造を簡便に表記できず、それぞれに固有のT-TaxolやPTX-NYのような簡便な表記が必要とされていた。しかしながら、このような簡便な表記をもってしても容易にそれぞれの立体配座を比較できないため、大規模な電算機処理を行うことが出来かつ容易に立体配座を比較するための表記法及びそれを用いた解析技術が求められていた。
本発明は、このような従来技術の実状に鑑みてなされたもので、立体配座の微妙な構造の違いがある場合にも区別することができ、任意の分子を統一的に扱うことができ、大規模な電算機処理を可能とすることができる立体配座解析装置及び解析方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a state of the art, and can be distinguished even when there are subtle structural differences in conformation, and any molecule can be handled in a unified manner. It is an object of the present invention to provide a conformation analysis device and an analysis method capable of performing large-scale computer processing.
上記課題を解決するため、本発明は、第1には、処理部が、解析対象化合物の化学構造式の入力を受け付け、前記処理部が、入力を受け付けた化学構造式に基づき各々の化学結合部位に二面角を表す予め定めた符号を付し、一つの立体配座表記で立体配座を一義的に決定できる構造について、注目する符号化立体配座の表記を抽出するとともに、抽出した符号化立体配座表記を記憶部に記憶させ、前記処理部が、抽出した符号化立体配座の表記に基づいて分子モデルを作成し、前記処理部が、作成した分子モデルの構造最適化及び振動数計算を行い、最適化構造とその最適化構造の物性値を求め、前記処理部が、前記記憶部から前記符号化立体配座表記を取り出し、それに基づいて相同性の解析を行うことを特徴とする立体配座解析方法を提供する。 In order to solve the above-described problems, first, the present invention provides a processing unit that receives an input of a chemical structural formula of a compound to be analyzed, and the processing unit receives each chemical bond based on the received chemical structural formula. The structure with a predetermined code representing the dihedral angle attached to the part, and the conformation can be uniquely determined by one conformation notation, extracted the notation of the encoded conformation of interest and extracted The encoded conformation notation is stored in a storage unit, and the processing unit creates a molecular model based on the extracted encoded conformation notation, and the processing unit optimizes the structure of the created molecular model and The frequency calculation is performed, the optimized structure and the physical property value of the optimized structure are obtained, and the processing unit takes out the encoded conformational notation from the storage unit, and analyzes the homology based on the extracted conformational notation. Proposed conformational analysis method To.
また、第2には、上記方法において、解析対象化合物が光学活性分子であり、実測の赤外円二色性スペクトルと候補立体配座から求めた予測スペクトルとを比較することにより、液相中にある光学活性分子の立体配座構造を検証することを特徴とする立体配座解析方法を提供する。 Second, in the above method, the compound to be analyzed is an optically active molecule, and by comparing the actually measured infrared circular dichroism spectrum with the predicted spectrum obtained from the candidate conformation, There is provided a conformational analysis method characterized by verifying the conformational structure of an optically active molecule.
また、第3には、上記方法において、二面角を表す方法として、IUPAC表記法に準拠した規則を取り入れることを特徴とする立体配座解析方法を提供する。 Thirdly, in the above method, there is provided a conformational analysis method characterized in that a rule based on the IUPAC notation is adopted as a method of expressing a dihedral angle.
さらに、本発明は、第4には、解析対象化合物の化学構造式の入力を受け付ける手段、入力を受け付けた化学構造式に基づき各々の化学結合部位に二面角を表す予め定めた符号を付し、一つの立体配座表記で立体配座を一義的に決定できる構造について、注目する符号化立体配座の表記を抽出するとともに、抽出した符号化立体配座表記を記憶手段に記憶させる手段、抽出した符号化立体配座の表記に基づいて分子モデルを作成する手段、作成した分子モデルの構造最適化及び振動数計算を行い、最適化構造とその最適化構造の物性値を求める手段、及び前記記憶手段から前記符号化立体配座表記を取り出し、それに基づいて相同性の解析を行う手段を備えることを特徴とする立体配座解析装置を提供する。
また、第5には、上記装置において、さらに、解析対象化合物が光学活性分子である場合、実測の赤外円二色性スペクトルと候補立体配座から求めた予測スペクトルとを比較する手段を有し、液相中にある光学活性分子の立体配座構造を検証することを特徴とする立体配座解析装置を提供する。Further, according to the present invention, fourthly, a means for receiving an input of a chemical structural formula of a compound to be analyzed, and a predetermined code representing a dihedral angle at each chemical binding site based on the chemical structural formula received. In addition, for the structure in which the conformation can be uniquely determined by one conformation notation, the notation of the noticed encoded conformation is extracted and the extracted encoded conformation notation is stored in the storage means , Means for creating a molecular model based on the notation of the extracted encoded conformation, means for optimizing the structure of the created molecular model and calculating the frequency, and determining the optimized structure and the physical property value of the optimized structure, And a conformation analysis device comprising means for extracting the encoded conformation notation from the storage means and analyzing homology based thereon.
Fifth, the apparatus further includes means for comparing the measured infrared circular dichroism spectrum with the predicted spectrum obtained from the candidate conformation when the compound to be analyzed is an optically active molecule. And a conformation analysis apparatus characterized by verifying the conformation structure of an optically active molecule in a liquid phase.
また、第6には、上記装置において、二面角を表す方法として、IUPAC表記法に準拠した規則を取り入れることを特徴とする立体配座解析装置を提供する。 Sixthly, in the above apparatus, there is provided a conformational analysis apparatus characterized in that a rule conforming to the IUPAC notation is adopted as a method of expressing a dihedral angle.
本発明によれば、化学結合の位置及び二面角を符号化して分子の立体配座を表記する手法を用いて立体配座を解析するようにしたので、立体配座の微妙な構造の違いがある場合にも区別することができ、任意の分子を統一的に扱うことができ、大規模な電算機処理を可能とすることが可能となる。 According to the present invention, since the conformation is analyzed using a method of encoding the position and dihedral angle of a chemical bond and expressing the conformation of the molecule, there is a subtle structural difference in the conformation. Can be distinguished even if there is, it is possible to handle any molecule in a unified manner, enabling large-scale computer processing.
また、本発明によれば、IUPAC表記法に準拠した規則を取り入れることにより、分類をより細かくすることができ、より精度の高い立体配座の分析を行うことができる。 Further, according to the present invention, by adopting a rule based on the IUPAC notation, the classification can be made finer and the conformation can be analyzed with higher accuracy.
また、本発明によれば、T-TaxolやPTX-NYのような従来用いられてきた表記自体では、その活性種の立体配座を比較することは不可能であったが、本解析技術に用いる表記法では容易にそれぞれの活性種の立体配座の違いについて比較することができ、また、分子のブロック毎のデータベース化が容易になり、さらに、赤外円二色性データを組み合わせて使用することにより、液相状態における存在比の大きい立体配座構造を取り出すことができる。 Further, according to the present invention, it has been impossible to compare the conformations of the active species with the conventionally used notation itself such as T-Taxol and PTX-NY. The notation used allows easy comparison of the conformational differences of each active species, facilitates the creation of a database for each molecular block, and uses infrared circular dichroism data in combination. By doing so, a conformation structure with a large abundance ratio in a liquid phase state can be taken out.
従って、本発明は、例えばタキソールの活性種の立体配座を参考に進められている新規薬剤設計などに活用することができ、構造活性相関等を活用した、有害物質の人体への影響評価や薬理プロテオミクスによる創薬などの応用面での展開が充分に期待されるものである。 Therefore, the present invention can be used for, for example, the design of new drugs that are being promoted with reference to the conformation of the active species of taxol. The development of application such as drug discovery by pharmacological proteomics is fully expected.
1 表示部
2 入力部
3 処理部
4 主記憶部
5 出力部
6 外部インターフェース(I/O)部
7 データベース
8 バスDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display part 2 Input part 3 Processing part 4 Main memory part 5 Output part 6 External interface (I / O) part 7 Database 8 Bus
以下、本発明を好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments.
図1は、本発明の立体配座解析装置のシステム構成図である。この立体配座解析装置は、表示部1、入力部2、処理部3、主記憶部4、出力部5、外部インターフェース(I/O)部6、データベース7よりなり、各部はバス8により接続されている。このような立体配座解析装置は、例えば、立体配座解析を行うためのプログラムを取り込んだパーソナルコンピュータ等により構築することができる。 FIG. 1 is a system configuration diagram of the conformational analysis apparatus of the present invention. This conformational analysis apparatus includes a display unit 1, an input unit 2, a processing unit 3, a main storage unit 4, an output unit 5, an external interface (I / O) unit 6, and a database 7. These units are connected by a bus 8. Has been. Such a conformational analysis apparatus can be constructed by, for example, a personal computer incorporating a program for performing a conformational analysis.
表示部1は、CRTや液晶ディスプレイ等よりなり、立体配座解析のための画面表示を行う。入力部2は、キーボード等の各種入力手段よりなり、ユーザが必要なデータや情報を入力するために用いる。処理部3は、CPUより構成することができ、立体配座解析のための各種制御、演算等を行う。主記憶部4は立体配座解析のためのプログラム等を格納している。出力部5は、プリンタ等よりなり、ユーザに処理結果等を出力する。外部インターフェース(I/O)部6は、LANやインターネット等により他の端末機器等への接続を行う。データベース7は、立体配座解析のための各種データ等を書き換え可能に記憶する。 The display unit 1 includes a CRT, a liquid crystal display, and the like, and displays a screen for conformational analysis. The input unit 2 includes various input means such as a keyboard and is used for inputting data and information required by the user. The processing unit 3 can be composed of a CPU, and performs various controls and calculations for conformational analysis. The main storage unit 4 stores a program for conformational analysis. The output unit 5 includes a printer or the like, and outputs a processing result or the like to the user. An external interface (I / O) unit 6 connects to other terminal devices via a LAN, the Internet, or the like. The database 7 stores various data for conformational analysis in a rewritable manner.
本発明の立体配座解析装置では、IUPAC表記法に準拠した規則を取り入れた符号化表記法を用いる。このため、本発明の解析対象となる化合物は、有機化合物であれば構造の一部に鎖状構造、環状構造いずれを有していても構わない。さらに、エステル基、カルボニル基、ヒドロキシル基、フェニル基、アルケン、ハロゲン、リン原子、硫黄原子のような官能基で置換されていてもかまわない。また、共有結合ではない、例えば水素結合、配位結合で結合した構造を有していてもかまわない。但し、赤外円二色性データを組み合わせて、液相中における存在比の大きい立体配座構造を取り出す場合には、解析対象となる化合物は光学活性分子に限定される。 The conformational analysis apparatus of the present invention uses an encoded notation that incorporates rules conforming to the IUPAC notation. For this reason, as long as the compound used as the analysis object of this invention is an organic compound, it may have either a chain structure or a cyclic structure in a part of structure. Furthermore, it may be substituted with a functional group such as an ester group, a carbonyl group, a hydroxyl group, a phenyl group, an alkene, a halogen, a phosphorus atom, or a sulfur atom. Further, it may have a structure which is not a covalent bond, for example, a hydrogen bond or a coordinate bond. However, when a conformational structure having a large abundance ratio in the liquid phase is extracted by combining infrared circular dichroism data, the compound to be analyzed is limited to an optically active molecule.
このような有機化合物としては、例えば、以下のような化合物を例示することができる。 As such an organic compound, the following compounds can be illustrated, for example.
サリドマイド、サリドマイド二量体、5'-ヒドロキシサリドマイド、フタルイミド、ジオキソピペリジン、パクリタキセル、パクリタキセルtail、パクリタキセルtailメチルエステル、バッカチンIII、ベンズアミド、マラチオン、ジエチルサクシネート、2-メルカプトジエチルサクシネート、2-ブタノール、2-ペンタノール、2-ヘキサノール、2-ヘプタノール、2-オクタノール、2-ノナノール、2-デカノール、2-メチル-1-ブタノール、3-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-1-ヘキサノール、5-メチル-1-ヘプタノール、6-メチル-1-オクタノール、cis-ペルメトリン、cis-3-(2,2-ジクロロビニル)-2,2-ジメチルシクロプロパンカルボン酸ベンジルエステル、cis-3-(2,2-ジクロロビニル)-2,2-ジメチルシクロプロパンカルボン酸メチルエステル、3-フェノキシベンジルアルコール、コレステロールアセテート、コレステロールプロピオネート、n-ブチリックアシッドコレステロールエステル、コレステロールn-バレレート、コレステロールn-ヘキサノエート、コレステロールn-ヘプタノエート、コレステロールn-カプリレート、コレステロールぺラルゴネート、コレステロールn-カプレート、コレステロールラウレート、コレステロールミリステート、コレステロールパルミテート、コレステロール、β-コレスタノール、コレステリルクロライド、コレステリルブロマイド、コレステロールメチルカルボネート、コレステロールエチルカルボネート、コレステロール-n-ブチルカルボネート、コレステロール-n-アミルカルボネート、コレステロール-n-ヘキシルカルボネート、コレステロール-n-ヘプチルカルボネート、コレステロール-n-ノニルカルボネート、コレステロールオレイルカルボネート。 Thalidomide, thalidomide dimer, 5'-hydroxythalidomide, phthalimide, dioxopiperidine, paclitaxel, paclitaxel tail, paclitaxel tail methyl ester, baccatin III, benzamide, malathion, diethylsuccinate, 2-mercaptodiethylsuccinate, 2-butanol 2-pentanol, 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 2-nonanol, 2-decanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-pentanol, 4-methyl-1-hexanol 5-methyl-1-heptanol, 6-methyl-1-octanol, cis-permethrin, cis-3- (2,2-dichlorovinyl) -2,2-dimethylcyclopropanecarboxylic acid benzyl ester, cis-3- (2,2-dichlorovinyl) -2,2-dimethylcyclopropanecarboxylic acid methyl ester, 3-phenoxybenzyl alcohol , Cholesterol acetate, cholesterol propionate, n-butyric acid cholesterol ester, cholesterol n-valerate, cholesterol n-hexanoate, cholesterol n-heptanoate, cholesterol n-caprylate, cholesterol pelargonate, cholesterol n-caprate, cholesterol laurate , Cholesterol myristate, cholesterol palmitate, cholesterol, β-cholestanol, cholesteryl chloride, cholesteryl bromide, cholesterol methyl carbonate, cholesterol ethyl carbonate, cholesterol-n-butyl carbonate, cholesterol-n-amyl carbonate, cholesterol- n-hexyl carbonate, cholesterol-n-heptyl carbonate, cholesterol Roll-n-nonyl carbonate, cholesterol oleyl carbonate.
本実施形態の立体配座解析装置による立体配座解析の概要を述べると、まず、処理部3が、解析対象化合物の化学構造式の入力を受け付ける。次に、処理部3は、入力を受け付けた化学構造式に基づき各々の化学結合部位に二面角を表す予め定めた符号を付し、一つの立体配座表記で立体配座を一義的に決定できる構造について、注目する符号化立体配座の表記を抽出するとともに、抽出した符号化立体配座表記をデータベース7に記憶させる。次に、処理部3は、抽出した符号化立体配座の表記に基づいて分子モデルを作成し、作成した分子モデルの構造最適化及び振動数計算を行い、最適化構造とその最適化構造の物性値を求める。そして、処理部3は、データベース7から前記符号化立体配座表記を取り出し、それに基づいて相同性の解析を行う。 The outline of the conformational analysis by the conformational analysis apparatus of this embodiment will be described. First, the processing unit 3 accepts the input of the chemical structural formula of the analysis target compound. Next, the processing unit 3 attaches a predetermined code representing a dihedral angle to each chemical bonding site based on the chemical structural formula that has received the input, and the conformation is uniquely defined by one conformational notation. For the structure that can be determined, the notation of the encoded conformation of interest is extracted, and the extracted encoded conformation notation is stored in the database 7. Next, the processing unit 3 creates a molecular model based on the extracted encoded conformation notation, performs structural optimization and frequency calculation of the created molecular model, and creates an optimized structure and its optimized structure. Obtain physical properties. And the process part 3 takes out the said encoding conformation description from the database 7, and analyzes a homology based on it.
図2のフローチャートを用いてさらに詳細に説明すると、本発明においては、まず化学構造式に基づき各々の化学結合部位に二面角を表す符号を付すことにより立体配座表記の定義を行う(ステップS1〜S3)。この場合、例えばあらかじめ化合物名と化学構造式を対応させてデータベース7にその情報を記憶させておき、ユーザが入力部2より化合物名を入力すると、対応する化学構造式に変換できるようにしておいてよい。 In more detail with reference to the flowchart of FIG. 2, in the present invention, conformation notation is first defined based on the chemical structural formula by attaching a symbol representing a dihedral angle to each chemical bonding site (step). S1-S3). In this case, for example, the compound name and the chemical structural formula are associated with each other in advance and the information is stored in the database 7 so that when the user inputs the compound name from the input unit 2, it can be converted into the corresponding chemical structural formula. May be.
次に、環構造をもつ場合など一個の立体配座表記で立体配座を一義的に決定できる構造について、注目する化学結合の表記を残して不要な表記を省略して、立体配座を一義的に示す表記の定義を行う(ステップS4、S5)。この定義に基づき、符号だけを取り出した表記を用いて立体配座解析に使用する。データベース化の観点から化合物をブロック毎に区切り表記した方が簡便な場合にはブロックと符号を組み合わせた表記を用いてもかまわない。 Next, for structures that can uniquely determine the conformation with a single conformation notation, such as when having a ring structure, omit the unnecessary notation, leaving the notation of the chemical bond of interest, and unambiguous conformation The notation shown is defined (steps S4 and S5). Based on this definition, it uses for the conformational analysis using the notation which extracted only the code | symbol. From the viewpoint of creating a database, when it is simpler to separate the compounds into blocks, a combination of blocks and codes may be used.
ここで、二面角を表す符号を付す方法として、標準化の観点からIUPAC表記法に準拠した規則を取り入れる。すなわち、IUPAC表記法においては、注目する化学結合のそれぞれの端に結合したリガンドがなす2つのねじれ角に基づいて立体配座を表すことが定められている。また、リガンドの優先則として、(1)リガンドが全部違うときはR/S表示で決められた順位則によって最も優位のもの、(2)一つだけが他と違うときは順位に関係なくそのもの、(3)全部が同じときはねじれ角が一番小さくなるものと定められている。さらに、+/-、syn/anti、periplanar/clinalの表現を用いて8種類のクラスに分類することが定められている。これらの8種類の分類のチャートを図3に示す。本発明では、これらの規則を取り入れ、立体配座解析を行う。 Here, as a method of attaching a sign representing a dihedral angle, a rule based on the IUPAC notation is adopted from the viewpoint of standardization. That is, in the IUPAC notation, it is defined that the conformation is expressed based on two twist angles formed by the ligands bonded to the respective ends of the chemical bond of interest. In addition, the ligand priority rules are as follows: (1) When all the ligands are different, the highest priority is given by the ranking rule determined by the R / S display. (2) When only one is different from the others, it is the same regardless of the ranking. (3) When all are the same, it is determined that the twist angle is the smallest. Furthermore, it is stipulated to classify into 8 classes using expressions of +/-, syn / anti, and periplanar / clinal. A chart of these eight types of classification is shown in FIG. In the present invention, these rules are taken in and conformational analysis is performed.
さらに、本発明においては、例えば、ap、+sc、-sc、spの4種類のクラスを主に使用し、詳細な記述が必要である場合には、これらに+ac、-ac、+ap、-ap、+sp、-spを加えて計10種類のクラスを使用する。具体的には、ap = 1, +sc = 2,−sc = 3, sp = 4, +ac = 5, −ac = 6, +ap = 7,−ap = 8, +sp = +, −sp = −の符号を付すことにより立体配座を表記する。例えば、パクリタキセルtailメチルエステルでは、化学構造式が(PhCONH)PhCHOHCHCO(OMe)と表され、その立体配座が(Ph+CO4NH)3Ph2CH2OH3CH2CO4(OMe)の場合にはtail+4322324と立体配座を表記する。tail+4322324で表される立体配座の分子モデルを図4に示す。ここで、Phはフェニル基、Meはメチル基を示す(以下、同様)。 Furthermore, in the present invention, for example, four classes of ap, + sc, -sc, and sp are mainly used, and when detailed description is necessary, these are + ac, -ac, + ap. , -Ap, + sp, -sp are used, and a total of 10 classes are used. Specifically, ap = 1, + sc = 2, −sc = 3, sp = 4, + ac = 5, −ac = 6, + ap = 7, −ap = 8, + sp = +, −sp Conformation is expressed by adding the sign of −. For example, in paclitaxel tail methyl ester, the chemical structural formula is represented as (PhCONH) PhCHOHCHCO (OMe), and the conformation is (Ph + CO4NH) 3Ph2CH2OH3CH2CO4 (OMe) and the conformation is expressed as tail + 4322324. To do. The conformational molecular model represented by tail + 4322324 is shown in FIG. Here, Ph represents a phenyl group, and Me represents a methyl group (hereinafter the same).
また、パクリタキセルでは、baccOH2(PhCOO)3(MeCOO)3OH1(MeCOO)5(tail+4322324)3と定義される立体配座はbacc233153(tail+4322324)と表記すればよい。パクリタキセル及びパクリタキセルtailメチルエステルの化学構造式を図5に示す。 In paclitaxel, the conformation defined as baccOH2 (PhCOO) 3 (MeCOO) 3OH1 (MeCOO) 5 (tail + 4322324) 3 may be expressed as bacc233153 (tail + 4322324). The chemical structural formulas of paclitaxel and paclitaxel tail methyl ester are shown in FIG.
本実施形態の立体配座解析装置では前記立体配座表記と関連づけて解析を行う。すなわち、立体配座表記に基づいて分子モデルを作成し(ステップS6)、作成した分子モデルについて構造の最適化及び振動数計算を行い(ステップS7)、その最適化構造のエネルギー値及び物性値を求める(ステップS8)。さらに、前記立体配座表記を用いて相同性の解析を行い(ステップS9)、物性、活性に関連する立体配座情報を解析する(ステップS10)。ここで、分子モデルの構造最適化及び振動数計算の方法に特に制限はないが、好ましくはB3LYPファンクショナルを用いた密度汎関数法による分子軌道法計算が使用される。 In the conformation analysis apparatus of this embodiment, the analysis is performed in association with the conformation notation. That is, a molecular model is created based on the conformational notation (step S6), the structure is optimized and the frequency is calculated (step S7), and the energy value and physical property value of the optimized structure are calculated. Obtain (step S8). Further, homology is analyzed using the conformational notation (step S9), and conformational information related to physical properties and activity is analyzed (step S10). Here, there are no particular limitations on the method of molecular model structure optimization and frequency calculation, but molecular orbital calculation by density functional method using B3LYP functional is preferably used.
さらに、本発明において、対象となる化合物が光学活性分子である場合には、実測の赤外円二色性スペクトルと候補立体配座から求めた予測スペクトルとの一致を確認することにより、液相中にある光学活性分子の立体配座構造を検証することができる(ステップS11〜S13)。 Furthermore, in the present invention, when the target compound is an optically active molecule, the liquid phase is confirmed by confirming the coincidence between the actually measured infrared circular dichroism spectrum and the predicted spectrum obtained from the candidate conformation. The conformational structure of the optically active molecule in the inside can be verified (steps S11 to S13).
立体配座候補の探索には、例えば、前記特許文献2記載の方法を用いればよい。候補立体配座から予測スペクトルを作成する方法に特に制限はないが、好ましくはB3LYPファンクショナルを用いた密度汎関数法による振動数計算からギブズ自由エネルギーを求めた後、ボルツマンポピュレーションに変換し、各々の立体配座の予測スペクトルにボルツマンポピュレーションの係数を掛けたものを足すことにより平均スペクトルを求めればよい。 For example, the method described in Patent Document 2 may be used to search for conformational candidates. There is no particular limitation on the method of creating a predicted spectrum from the candidate conformation, but preferably, after obtaining the Gibbs free energy from the frequency calculation by the density functional method using the B3LYP functional, it is converted into a Boltzmann population, What is necessary is just to obtain | require an average spectrum by adding the thing which multiplied the coefficient of the Boltzmann population to the prediction spectrum of each conformation.
尚、立体配座表記の符号化のプロセスと分子モデルの構造最適化、物性値抽出のプロセスは前後してもかまわない。また、例えば、タンパク質に取り込まれた有機分子の立体配座構造のような、異なる測定解析から得られた立体配座構造について、前記立体配座表記を用いて相同性の解析を行ってもかまわない。 Note that the conformation coding process, the molecular model structure optimization, and the physical property value extraction process may be mixed. In addition, for example, the conformational structure obtained from different measurement analyzes such as the conformational structure of an organic molecule incorporated into a protein may be analyzed for homology using the conformational notation. Absent.
本発明で用いる赤外及び赤外円二色性測定に使用する装置に制約はなく、赤外スペクトル装置及び赤外円二色性スペクトル装置としては、例えばBomem/BioTools製Chiralirを用いることができる。 There is no restriction on the apparatus used for the infrared and infrared circular dichroism measurement used in the present invention, and for example, Chiralir manufactured by Bomem / BioTools can be used as the infrared spectrum apparatus and the infrared circular dichroism spectrum apparatus. .
赤外円二色性測定に使用する溶媒は、疎水性溶媒、親水性溶媒いずれの溶媒も使用できるが、好ましくは、四塩化炭素、重クロロホルム、重塩化メチレン、重ジメチルスルホキシド、水等が使用される。対象となる化合物が液体の場合にはneatで測定可能である。
サンプルセルの窓板は赤外線を透過する材質のものであれば何れも使用できるが、好ましくはNaCl板、BaF2板が望ましい。The solvent used for infrared circular dichroism measurement can be either a hydrophobic solvent or a hydrophilic solvent, preferably carbon tetrachloride, deuterated chloroform, deuterated methylene chloride, deuterated dimethyl sulfoxide, water, etc. Is done. When the target compound is a liquid, it can be measured with neat.
As the window plate of the sample cell, any material can be used as long as it transmits infrared rays. However, a NaCl plate and a BaF 2 plate are preferable.
赤外円二色性測定の積算時間に特に制限はないが、十分なS/Nを得るために20分〜4時間が望ましい。 There is no particular limitation on the integration time of the infrared circular dichroism measurement, but 20 minutes to 4 hours are desirable in order to obtain sufficient S / N.
赤外円二色性バンドのフィッティングに使用する近似法に特に制限はないが、好ましくはローレンツ関数近似もしくはガウス関数近似が使用される。 There is no particular limitation on the approximation method used for fitting the infrared circular dichroic band, but Lorentz function approximation or Gaussian function approximation is preferably used.
次に本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。
実施例1
下記化学構造式(I)で表せるサリドマイドの各々の化学結合部位に二面角を表す符号を付すことにより立体配座表記の定義を行った。次に注目する化学結合の表記を残して不要な表記を省略して、立体配座を一義的に示す表記の定義を行った。この定義に基づき、符号だけを取り出した表記を決定した。次に、符号化立体配座表記に基づく分子モデルについて、B3LYPファンクショナルを用いた密度汎関数法による構造の最適化及び振動数計算を行い、その最適化構造のエネルギー値を求めた。符号化立体配座表記を用いて相同性の解析を行い、液相中の存在比の大きい立体配座構造pipe4(phim3)を抽出した。符号化立体配座表記及び相同性の解析結果を表1に示す。pipe4(phim3)で表される立体配座の分子モデルを図6に示す。Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Example 1
The conformational notation was defined by attaching a symbol representing a dihedral angle to each chemical binding site of thalidomide represented by the following chemical structural formula (I). Next, the notation of the unnecessary chemical notation was omitted, leaving the notation of the chemical bond of interest, and the notation indicating the conformation was defined. Based on this definition, the notation from which only the code was extracted was determined. Next, for the molecular model based on the encoded conformational notation, the structure was optimized by the density functional method using B3LYP functional and the frequency was calculated, and the energy value of the optimized structure was obtained. The homology was analyzed using the encoded conformation notation, and the conformation structure pipe4 (phim3) having a large abundance ratio in the liquid phase was extracted. Table 1 shows the results of the analysis of the encoded conformation notation and homology. A molecular model of the conformation represented by pipe4 (phim3) is shown in FIG.
実施例2
下記化学構造式(II)で表せる一連のサリドマイド二量体の各々の化学結合部位に二面角を表す符号を付すことにより立体配座表記の定義を行った。次に注目する化学結合の表記を残して不要な表記を省略して、立体配座を一義的に示す表記の定義を行った。この定義に基づき、符号だけを取り出した表記を決定した。次に、符号化立体配座表記に基づく分子モデルについて、B3LYPファンクショナルを用いた密度汎関数法による構造の最適化及び振動数計算を行い、その最適化構造のエネルギー値を求めた。符号化立体配座表記を用いて相同性の解析を行い、液相中の存在比の大きい立体配座構造pipe4(phim3)pipe4(phim3)BBを抽出した。符号化立体配座表記及び相同性の解析結果を表2に示す。pipe4(phim3)pipe4(phim3)BBで表される立体配座の分子モデルを図7に示す。Example 2
The conformational notation was defined by attaching a symbol representing a dihedral angle to each chemical binding site of a series of thalidomide dimers represented by the following chemical structural formula (II). Next, the notation of the unnecessary chemical notation was omitted, leaving the notation of the chemical bond of interest, and the notation indicating the conformation was defined. Based on this definition, the notation from which only the code was extracted was determined. Next, for the molecular model based on the encoded conformational notation, the structure was optimized by the density functional method using B3LYP functional and the frequency was calculated, and the energy value of the optimized structure was obtained. The homology was analyzed using the encoded conformation notation, and the conformation structure pipe4 (phim3) pipe4 (phim3) BB having a large abundance ratio in the liquid phase was extracted. Table 2 shows the results of the analysis of the encoded conformation notation and homology. A conformational molecular model represented by pipe4 (phim3) pipe4 (phim3) BB is shown in FIG.
実施例3
下記化学構造式(III)で表せるパクリタキセルtailメチルエステルの各々の化学結合部位に二面角を表す符号を付すことにより立体配座表記の定義を行った。次に注目する化学結合の表記を残して不要な表記を省略して、立体配座を一義的に示す表記の定義を行った。この定義に基づき、符号だけを取り出した表記を決定した。次に、符号化立体配座表記に基づく分子モデルについて、B3LYPファンクショナルを用いた密度汎関数法による構造の最適化及び振動数計算を行い、その最適化構造のエネルギー値を求めた。符号化立体配座表記を用いて相同性の解析を行い、存在比の大きい立体配座構造tail-4633+14を抽出した。符号化立体配座表記及び相同性の解析結果を表3に示す。tail-4633+14で表される立体配座の分子モデルを図8に示す。Example 3
The conformational notation was defined by attaching a sign representing a dihedral angle to each chemical binding site of paclitaxel tail methyl ester represented by the following chemical structural formula (III). Next, the notation of the unnecessary chemical notation was omitted, leaving the notation of the chemical bond of interest, and the notation indicating the conformation was defined. Based on this definition, the notation from which only the code was extracted was determined. Next, for the molecular model based on the encoded conformational notation, the structure was optimized by the density functional method using B3LYP functional and the frequency was calculated, and the energy value of the optimized structure was obtained. The homology was analyzed using the encoded conformation notation, and a conformation structure tail-4633 + 14 having a large abundance ratio was extracted. Table 3 shows the results of the encoded conformation notation and homology analysis. A conformational molecular model represented by tail-4633 + 14 is shown in FIG.
実施例4
下記化学構造式(IV)で表せる(+)-マラチオンの各々の化学結合部位に二面角を表す符号を付すことにより立体配座表記の定義を行った。次に注目する化学結合の表記を残して不要な表記を省略して、立体配座を一義的に示す表記の定義を行った。この定義に基づき、符号だけを取り出した表記を決定した。次に、符号化立体配座表記に基づく分子モデルについて、B3LYPファンクショナルを用いた密度汎関数法による構造の最適化及び振動数計算を行い、その最適化構造のエネルギー値及び赤外領域のそれぞれの振動モードについて旋光強度の値を求めた。符号化立体配座表記を用いて相同性の解析を行い、存在比の大きい立体配座構造PS2211Etsu13111を抽出した。符号化立体配座表記及び相同性の解析結果を表4に示す。PS2211Etsu13111で表される立体配座の分子モデルを図9に示す。Example 4
The conformation notation was defined by attaching a sign representing a dihedral angle to each chemical bonding site of (+)-malathion represented by the following chemical structural formula (IV). Next, the notation of the unnecessary chemical notation was omitted, leaving the notation of the chemical bond of interest, and the notation indicating the conformation was defined. Based on this definition, the notation from which only the code was extracted was determined. Next, for the molecular model based on the encoded conformational notation, the structure is optimized and the frequency is calculated by the density functional method using B3LYP functional. The value of the optical rotation intensity was obtained for each vibration mode. The homology was analyzed using the encoded conformation notation, and the conformation structure PS2211Etsu13111 having a large abundance ratio was extracted. Table 4 shows the results of the analysis of the encoded conformation notation and homology. A conformational molecular model represented by PS2211Etsu13111 is shown in FIG.
次に、赤外領域のそれぞれの振動モードについて旋光強度の値を用いて各々の立体配座の予測スペクトルを作成した。最適化構造のギブズ自由エネルギー値はボルツマンポピュレーションに変換した後、各々の立体配座の予測スペクトルにボルツマンポピュレーションの係数を掛けたものを足すことにより平均予測スペクトルを作成した。 Next, a predicted spectrum of each conformation was created using the value of optical rotation intensity for each vibration mode in the infrared region. The Gibbs free energy value of the optimized structure was converted to Boltzmann population, and then the average predicted spectrum was created by adding the predicted spectrum of each conformation multiplied by the coefficient of Boltzmann population.
一方で、(+)-マラチオン(IV)を四塩化炭素に溶解し濃度を0.11 Mにした後、BaF2窓板サンプルセルに入れ、4時間積算を行い、赤外円二色性スペクトル(VCD)及び赤外吸収スペクトル(IR)を収集した。実測の赤外円二色性スペクトルと平均予測スペクトルとの比較を行ったところ、非常によい一致が確認された。このことから、(+)-マラチオンの絶対配置が(R)-マラチオンであること及び四塩化炭素中の存在比の大きい立体配座にPS2211Etsu13111で表される立体配座が含まれることが検証された。実測の赤外円二色性スペクトルと平均予測スペクトルを比較したチャートを図10に示す。On the other hand, (+)-malathion (IV) was dissolved in carbon tetrachloride to a concentration of 0.11 M, then placed in a BaF 2 window sample cell, integrated for 4 hours, and infrared circular dichroism spectrum (VCD) ) And infrared absorption spectra (IR) were collected. When the measured infrared circular dichroism spectrum was compared with the average predicted spectrum, a very good agreement was confirmed. This confirms that the absolute configuration of (+)-malathion is (R) -malathion and that the conformation represented by PS2211Etsu13111 is included in the conformation having a large abundance ratio in carbon tetrachloride. It was. A chart comparing the measured infrared circular dichroism spectrum and the average predicted spectrum is shown in FIG.
実施例5
下記化学構造式(V)で表せるパクリタキセルの骨格を形成するバッカチンIIIの各々の化学結合部位に二面角を表す符号を付すことにより立体配座表記の定義を行った。次に注目する化学結合の表記を残して不要な表記を省略して、立体配座を一義的に示す表記の定義を行った。この定義に基づき、符号だけを取り出した表記を決定した。次に、符号化立体配座表記に基づく分子モデルについて、B3LYPファンクショナルを用いた密度汎関数法による構造の最適化及び振動数計算を行い、その最適化構造のエネルギー値及び赤外領域のそれぞれの振動モードについて旋光強度の値を求めた。符号化立体配座表記を用いて相同性の解析を行い、存在比の大きい立体配座構造bacc233323を抽出した。符号化立体配座表記及び相同性の解析結果を表5に示す。bacc233323で表される立体配座の分子モデルを図11に示す。Example 5
The conformational notation was defined by attaching a sign representing a dihedral angle to each chemical binding site of baccatin III forming the skeleton of paclitaxel represented by the following chemical structural formula (V). Next, the notation of the unnecessary chemical notation was omitted, leaving the notation of the chemical bond of interest, and the notation indicating the conformation was defined. Based on this definition, the notation from which only the code was extracted was determined. Next, for the molecular model based on the encoded conformational notation, the structure is optimized and the frequency is calculated by the density functional method using B3LYP functional. The value of the optical rotation intensity was obtained for each vibration mode. The homology was analyzed using the encoded conformation notation, and the conformation structure bacc233323 having a large abundance ratio was extracted. Table 5 shows the results of the encoded conformation notation and homology analysis. A conformational molecular model represented by bacc233323 is shown in FIG.
次に、赤外領域のそれぞれの振動モードについて旋光強度の値を用いて各々の立体配座の予測スペクトルを作成した。最適化構造のギブズ自由エネルギー値はボルツマンポピュレーションに変換した後、各々の立体配座の予測スペクトルにボルツマンポピュレーションの係数を掛けたものを足すことにより平均予測スペクトルを作成した。 Next, a predicted spectrum of each conformation was created using the value of optical rotation intensity for each vibration mode in the infrared region. The Gibbs free energy value of the optimized structure was converted to Boltzmann population, and then the average predicted spectrum was created by adding the predicted spectrum of each conformation multiplied by the coefficient of Boltzmann population.
一方で、バッカチンIII (V)を重クロロホルムに溶解し濃度を0.029 Mにした後、BaF2窓板サンプルセルに入れ、4時間積算を行い、赤外円二色性スペクトル(VCD)及び赤外吸収スペクトル(IR)を収集した。実測の赤外円二色性スペクトルと平均予測スペクトルとの比較を行ったところ、非常によい一致が確認された。このことから、重クロロホルム中の存在比の大きい立体配座に、分子内水素結合をもつbacc233323で表される立体配座が含まれることが検証された。実測の赤外円二色性スペクトルと平均予測スペクトルを比較したチャートを赤外スペクトルとともに図12に示す。On the other hand, baccatin III (V) was dissolved in deuterated chloroform to a concentration of 0.029 M, then placed in a BaF 2 window plate sample cell, integrated for 4 hours, infrared circular dichroism spectrum (VCD) and infrared Absorption spectra (IR) were collected. When the measured infrared circular dichroism spectrum was compared with the average predicted spectrum, a very good agreement was confirmed. From this, it was verified that the conformation represented by bacc233323 having an intramolecular hydrogen bond was included in the conformation having a large abundance ratio in deuterated chloroform. A chart comparing the measured infrared circular dichroism spectrum and the average predicted spectrum is shown in FIG. 12 together with the infrared spectrum.
さらに、符号化立体配座表記を用いて、微小管を構成するβ-チューブリンと呼ばれるタンパク質と結合したパクリタキセルとの構造の相同性を検証した。その結果、フリーな溶液の状態ではbacc233253で表される不安定な立体配座との構造類似性が見いだされた。このことから、分子内水素結合に関与する置換基がスイッチのon-offのような働きをしており、パクリタキセルの代謝に重要な役割を果たしていることが示唆された。 Furthermore, using the conformational conformation notation, the homology of the structure with paclitaxel bound to a protein called β-tubulin constituting the microtubule was verified. As a result, structural similarity with the unstable conformation represented by bacc233253 was found in the free solution state. This suggests that the substituents involved in intramolecular hydrogen bonding act like a switch on-off and play an important role in paclitaxel metabolism.
本発明に係る立体配座解析技術は、立体配座においても従来の直交座標系やZMATRIXにより分子の立体配座を表記する方法に代えて、化学結合の位置及び二面角を符号化することで、立体配座を簡略化した記号を用いて表記することにより、薬効などに関連する活性種の立体配座を簡便に解析することが出来ることから、例えばタキソールの活性種の立体配座を参考に進められている新規薬剤設計などに活用することができ、構造活性相関等を活用した、有害物質の人体への影響評価や薬理プロテオミクスによる創薬などの応用面での展開が充分に期待されるものである。 The conformational analysis technology according to the present invention encodes the position and dihedral angle of a chemical bond in conformation instead of the conventional method of expressing the molecular conformation by the orthogonal coordinate system or ZMATRIX. Therefore, the conformation of the active species of taxol can be easily analyzed, for example, by conformation of the active species of taxol. It can be used for the design of new drugs that are being promoted for reference, and the development of applications such as the assessment of the effects of harmful substances on the human body and the discovery of drugs by pharmacological proteomics using structure-activity relationships is fully expected. It is what is done.
Claims (4)
前記処理部が、化学構造式を基に作成する各分子モデルに対して下記の(1)〜(8)の工程を含む処理を行うことを特徴とする立体配座解析方法;
(1)入力を受け付けた化学構造式をフラグメントブロック毎に分け、IUPAC命名法で定められた位置番号の順序により、各々の化学結合部位においてIUPAC命名法のリガンドの優先則に従い、最も優先する置換基もしくは原子を選択し、二面角を定め、当該二面角の分類として、IUPAC命名法で定められた8種類のクラスを基にそのクラスに対応するように予め定めた1〜8及び+、−のいずれかの符号を付す工程、
(2)前記フラグメントブロックの立体配座を表記するにあたり、一部の化学結合の表記を省略しても一義的に決定できる構造について、当該立体配座表記の注目する化学結合に対応する前記符号を付すか、もしくは二面角の位置だけを的確に示すためのブロックの符号と前記符号とを組み合わせた表記を用いて表記し、あわせて不要な表記を省略する工程、
(3)上記工程(1)〜(2)によって定義された立体配座表記(以下、符号化立体配座表記と示す)により、異なる立体配座に対応する各分子モデルを作成し、立体配座がいずれも一義的に決定できる構造であることを確認する工程、
(4)前記各分子モデルに対応させて前記符号化立体配座表記を抽出し、抽出した符号化立体配座表記を各分子モデルに対応させてデータベース部に記憶させる工程、
(5)続いて、前記処理部において、前記注目する立体配座に対応する各分子モデルのそれぞれの符号化立体配座表記に基づき、前記データベース部から各分子モデルを取り出すとともに各分子モデルの構造の最適化及び振動数計算を行い、その最適化構造の物性値を求め、当該物性値を各分子モデルに対応させてデータベース部に記憶させる工程であって、かつ、構造最適化の結果立体配座に変化が生じた分子モデルに対しては、新たに前記(1)〜(3)の工程による符号化立体配座表記を抽出し、抽出した符号化立体配座表記を当該分子モデルに対応させてデータベース部に記憶させると共に、前記物性値も当該分子モデルに対応させてデータベース部に記憶させる工程、
(6)さらに、前記解析対象化合物についての実測による物性値を、解析対象化合物に対応する分子モデルのうち当該物性値が関連づけられるものに対応させてデータベース部に記憶させる工程、
(7)次に、前記処理部において、前記データベース部から解析対象化合物についての複数の分子モデルに対応する前記符号化立体配座表記を取り出すと共に、前記工程(5)又は(6)で記憶させた、各々の分子モデルに対応する、最適化構造の物性値、及び実測による物性値のうちのいずれか1つ以上の物性値を取り出す工程、
(8)次いで、前記処理部において、解析対象化合物の注目する異なる立体配座に対応する各分子モデルごとに、前記符号化立体配座表記と前記物性値とを関連づけて相同性の解析を行う工程。The processing unit accepts the input of the chemical structure of the compound to be analyzed,
A conformation analysis method, wherein the processing unit performs a process including the following steps (1) to (8) on each molecular model created based on a chemical structural formula;
(1) The chemical structural formula that received the input is divided into fragment blocks, and the highest priority substitution is performed according to the IUPAC nomenclature ligand priority rules at each chemical binding site according to the position number order determined by the IUPAC nomenclature. Select a group or atom, determine the dihedral angle, and classify the dihedral angle based on the eight classes defined in the IUPAC nomenclature and 1 to 8 and + A step of attaching any sign of-
(2) Upon denoted the conformation of the fragment blocks, be omitted representation of a portion of the chemical bonds about the structure can be determined uniquely, the corresponding chemical bonds of interest of the conformational notation A process of notifying unnecessary signs and adding a sign or using a notation combining a sign of a block and the sign for accurately indicating only the position of a dihedral angle,
(3) By using the conformation notation defined by the above steps (1) to (2) (hereinafter referred to as encoded conformation notation), each molecular model corresponding to a different conformation is created, and the conformation A process for confirming that all the seats can be uniquely determined;
(4) extracting the encoded conformational notation corresponding to each molecular model, and storing the extracted encoded conformational notation corresponding to each molecular model in the database unit;
(5) Subsequently, the processing unit extracts each molecular model from the database unit based on the encoded conformation notation of each molecular model corresponding to the conformation of interest, and the structure of each molecular model perform optimization and frequency calculation, an object of value of the optimization structure determined, the physical properties comprising the steps is stored in the database unit to correspond to each molecule model and structure optimization results stereoscopic For the molecular model in which the conformation has changed, a new encoded conformational notation by the steps (1) to (3) is newly extracted, and the extracted encoded conformational notation is used as the molecular model. Storing the data in the database unit in correspondence with the physical property value in the database unit in correspondence with the molecular model,
(6) Further, an object of value actually measured for the analyzed compounds, processes to be stored in so as to correspond to those to which the physical properties are associated database portion of the molecular model corresponding to the analysis target compound,
(7) Next, in the processing unit, the encoded conformational notation corresponding to a plurality of molecular models for the analysis target compound is extracted from the database unit and stored in the step (5) or (6). and, corresponding to each of the molecular model, taking out any one or more of the physical properties of the optimized object values used structures, and that by the measured object property value step,
(8) Next, in the processing unit, for each molecular model corresponding to a different conformation of interest of the compound to be analyzed, analysis of homology is performed by associating the encoded conformation notation with the physical property values. Process.
前記処理部が、化学構造式を基に作成する各分子モデルに対して下記の(1)〜(8)の工程を含む処理を行うことを特徴とする立体配座解析装置;
(1)入力を受け付けた化学構造式をフラグメントブロック毎に分け、IUPAC命名法で定められた位置番号の順序により、各々の化学結合部位においてIUPAC命名法のリガンドの優先則に従い、最も優先する置換基もしくは原子を選択し、二面角を定め、当該二面角の分類として、IUPAC命名法で定められた8種類のクラスを基にそのクラスに対応するように予め定めた1〜8及び+、−のいずれかの符号を付す工程、
(2)前記フラグメントブロックの立体配座を表記するにあたり、一部の化学結合の表記を省略しても一義的に決定できる構造について、当該立体配座表記の注目する化学結合に対応する前記符号を付すか、もしくは二面角の位置だけを的確に示すためのブロックの符号と前記符号とを組み合わせた表記を用いて表記し、あわせて不要な表記を省略する工程、
(3)上記工程(1)〜(2)によって定義された立体配座表記(以下、符号化立体配座表記と示す)により、異なる立体配座に対応する各分子モデルを作成し、立体配座がいずれも一義的に決定できる構造であることを確認する工程、
(4)前記各分子モデルに対応させて前記符号化立体配座表記を抽出し、抽出した符号化立体配座表記を各分子モデルに対応させてデータベース部に記憶させる工程、
(5)続いて、前記処理部において、前記注目する立体配座に対応する各分子モデルのそれぞれの符号化立体配座表記に基づき、前記データベース部から各分子モデルを取り出すとともに各分子モデルの構造の最適化及び振動数計算を行い、その最適化構造の物性値を求め、当該物性値を各分子モデルに対応させてデータベース部に記憶させる工程であって、かつ、構造最適化の結果立体配座に変化が生じた分子モデルに対しては、新たに前記(1)〜(3)の工程による符号化立体配座表記を抽出し、抽出した符号化立体配座表記を当該分子モデルに対応させてデータベース部に記憶させると共に、前記物性値も当該分子モデルに対応させてデータベース部に記憶させる工程、
(6)さらに、前記解析対象化合物についての実測による物性値を、解析対象化合物に対応する分子モデルのうち当該物性値が関連づけられるものに対応させてデータベース部に記憶させる工程、
(7)次に、前記処理部において、前記データベース部から解析対象化合物についての複数の分子モデルに対応する前記符号化立体配座表記を取り出すと共に、前記工程(5)又は(6)で記憶させた、各々の分子モデルに対応する、最適化構造の物性値、及び実測による物性値のうちのいずれか1つ以上の物性値を取り出す工程、
(8)次いで、前記処理部において、解析対象化合物の注目する異なる立体配座に対応する各分子モデルごとに、前記符号化立体配座表記と前記物性値とを関連づけて相同性の解析を行う工程。A processing unit for receiving an input of a chemical structural formula of a compound to be analyzed, and a database unit;
A conformational analysis apparatus, wherein the processing unit performs processing including the following steps (1) to (8) on each molecular model created based on a chemical structural formula:
(1) The chemical structural formula that received the input is divided into fragment blocks, and the highest priority substitution is performed according to the IUPAC nomenclature ligand priority rules at each chemical binding site according to the position number order determined by the IUPAC nomenclature. Select a group or atom, determine the dihedral angle, and classify the dihedral angle based on the eight classes defined in the IUPAC nomenclature and 1 to 8 and + A step of attaching any sign of-
(2) Upon denoted the conformation of the fragment blocks, be omitted representation of a portion of the chemical bonds about the structure can be determined uniquely, the corresponding chemical bonds of interest of the conformational notation A process of notifying unnecessary signs and adding a sign or using a notation combining a sign of a block and the sign for accurately indicating only the position of a dihedral angle,
(3) By using the conformation notation defined by the above steps (1) to (2) (hereinafter referred to as encoded conformation notation), each molecular model corresponding to a different conformation is created, and the conformation A process for confirming that all the seats can be uniquely determined;
(4) extracting the encoded conformational notation corresponding to each molecular model, and storing the extracted encoded conformational notation corresponding to each molecular model in the database unit;
(5) Subsequently, the processing unit extracts each molecular model from the database unit based on the encoded conformation notation of each molecular model corresponding to the conformation of interest, and the structure of each molecular model perform optimization and frequency calculation, an object of value of the optimization structure determined, the physical properties comprising the steps is stored in the database unit to correspond to each molecule model and structure optimization results stereoscopic For the molecular model in which the conformation has changed, a new encoded conformational notation by the steps (1) to (3) is newly extracted, and the extracted encoded conformational notation is used as the molecular model. Storing the data in the database unit in correspondence with the physical property value in the database unit in correspondence with the molecular model,
(6) Further, an object of value actually measured for the analyzed compounds, processes to be stored in so as to correspond to those to which the physical properties are associated database portion of the molecular model corresponding to the analysis target compound,
(7) Next, in the processing unit, the encoded conformational notation corresponding to a plurality of molecular models for the analysis target compound is extracted from the database unit and stored in the step (5) or (6). and, corresponding to each of the molecular model, taking out any one or more of the physical properties of the optimized object values used structures, and that by the measured object property value step,
(8) Next, in the processing unit, for each molecular model corresponding to a different conformation of interest of the compound to be analyzed, analysis of homology is performed by associating the encoded conformation notation with the physical property values. Process.
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