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人工知能でタンパク質のカタチがわかっちゃう!? [改訂版]

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人工知能でタンパク質のカタチがわかっちゃう!? - ecosci.jp
日本コンピュータ化学会@サイエンスアゴラ2021(2021/11/03-07)
http://www.ecosci.jp/AF/

人工知能でタンパク質のカタチがわかっちゃう!? [改訂版]

  1. 1. 本間善夫(日本コンピュータ化学会,ecosci.jp) サイエンスアゴラ2021,2021/11/03-07 http://www.ecosci.jp/ http://www.ecosci.jp/AF/ ★日本コンピュータ化学会 「原子・分子をのぞいてみよう -身体も地球も原子・分子という暗号でできている! -」 The RCSB PDB Molecule of the Month by David S. Goodsell https://pdb101.rcsb.org/motm/motm-about
  2. 2. ◆身体も地球も原子・分子という暗号でできている! https://www.mext.go.jp/stw/series.html 万物は元素記号という暗号(コード)の組み合わせで http://www.ecosci.jp/km/ km_ligand.html
  3. 3. ◆身体も地球も原子・分子という暗号でできている! https://www.akashi.co.jp/book/ b557641.html コードという暗号 http://www.ecosci.jp/chem13 /topics21d.html#01 https://www.amazon.co.jp/ review/R1P9DA9O5TRQZS
  4. 4. ◆身体も地球も原子・分子という暗号でできている! 5種類の核酸塩基(ATGCU)と20種類のアミノ酸で生命は支えられている。 https://www.amazon.co.jp/ review/R1P9DA9O5TRQZS DNA・RNAの塩基ATGCU http://www.ecosci.jp/pdb/dna_rna.html 遺伝情報翻訳 coden http://www.ecosci.jp/pdb/codon_j.html タンパク質と分子 “鍵と鍵穴” http://www.ecosci.jp/km/ km_pdbsum.html 20種類のアミノ酸 http://www.ecosci.jp/amino/ amino2j.html
  5. 5. “水と油”で見る20種類のアミノ酸 アミノ酸 特性基 R 酸性・塩基性 極性・非極性 等電点 O I I/O Ile I イソロイシン 80 0 0.000 中性 非極性(疎水性) 6.02 Leu L ロイシン 70 0 0.000 中性 非極性(疎水性) 5.98 Val V バリン 50 0 0.000 中性 非極性(疎水性) 5.96 Ala A アラニン 20 0 0.000 中性 非極性(疎水性) 6.00 Phe F フェニルアラニン 140 15 0.107 中性 非極性(疎水性) 5.48 Pro P プロリン 60 10 0.167 中性 非極性(疎水性) 6.30 Met M メチオニン 100 20 0.200 中性 非極性(疎水性) 5.74 Cys C システイン 60 20 0.333 中性 極性(中性) 5.07 Trp W トリプトファン 180 130 0.722 中性 非極性(疎水性) 5.89 Tyr Y チロシン 140 115 0.821 中性 極性(中性) 5.66 Lys K リシン 80 70 0.875 塩基性 極性(塩基性) 9.74 Gly G グリシン 0 0 - 中性 非極性(疎水性) 5.97 His H ヒスチジン 80 152 1.900 塩基性 極性(塩基性) 7.59 Arg R アルギニン 80 190 2.375 塩基性 極性(塩基性) 10.76 Thr T トレオニン 40 100 2.500 中性 極性(中性) 6.16 Glu E グルタミン酸 60 150 2.500 酸性 極性(酸性) 3.22 Gln Q グルタミン 60 200 3.333 中性 極性(中性) 5.65 Asp D アスパラギン酸 40 150 3.750 酸性 極性(酸性) 2.77 Ser S セリン 20 100 5.000 中性 極性(中性) 5.68 Asn N アスパラギン 40 200 5.000 中性 極性(中性) 5.41 ◆水に溶ける? 溶けない? タンパク質を構成するアミノ酸で も重要!!
  6. 6. ◆タンパク質のカタチがその働きを決定する RCSB PDB http://www.pdb.org/ http://www.youtube.com/ watch?v=qBRFIMcxZNM 構造解明は 2021/10/27 時点で 183,584件。 構造不明でアミノ酸配列だけわかっ ているものが多数。
  7. 7. ◆AlphaFold/AlphaFold2の衝撃 https://www.nature.com/articles/ s41586-021-03819-2 Googleによる“GooAlphaFold OR AlphaFold2”ニュース検索結果 http://www.tkd- pbl.com/book/b591384.html https://www.itmedia. co.jp/news/articles/2 107/20/news136.html https://togetter.com/li/ 1748214 http://www.ecosci.jp/ にリンク情報多数!!
  8. 8. ◆AlphaFold/AlphaFold2の衝撃 “PDBsumサイトで入手したAlphaFold構造” https://www.ebi.ac.uk/thornton- srv/databases/cgi- bin/pdbsum/GetPage.pl?pdbcode=index.html 製作:スタジオミダス http://studio-midas.com/bunshi/ https://alphafold.ebi.ac.uk/ http://www.ecosci.jp/AF/
  9. 9. ◆AlphaFold/AlphaFold2の衝撃 “PDBsumサイトで入手したAlphaFold構造” https://www.youtube.com/watch?v= eS-rOOu3jJM …サイエンスアゴラ2020出展動画(ロング版) 製作:スタジオミダス http://studio-midas.com/bunshi/ http://www.ecosci.jp/AF/
  10. 10. http://www.ecosci.jp/p450/ 『P450ファミリーの独特の形状 は“おにぎり”や“プリズム”に例え られます』 ◆AlphaFold/AlphaFold2の衝撃 “PDBsumサイトで入手したAlphaFold構造” 製作:スタジオミダス http://studio-midas.com/bunshi/ http://www.ecosci.jp/AF/
  11. 11. ◆AlphaFold/AlphaFold2の衝撃 “PDBsumサイトで入手したAlphaFold構造” P450の構造例PDB 2V0M とAlphaFold構造P08684 の重ね合わせ 製作:スタジオミダス http://studio-midas.com/bunshi/ http://www.ecosci.jp/AF/
  12. 12. ◆AlphaFold/AlphaFold2の衝撃 FASTA形式によるアミノ酸配列の表記例(P450 3A4) PDB 2V0M_1|Chains A [23-507] MAYGTHSHGLFKKLGIPGPTPLPFLGNILSYHKGFCMFDMECHKKYGKVWGFYDGQQPVLAITDPDMIKTVLVKECYS VFTNRRPFGPVGFMKSAISIAEDEEWKRLRSLLSPTFTSGKLKEMVPIIAQYGDVLVRNLRREAETGKPVTLKDVFGAYSMDVITSTSFGVNIDSLNNPQ DPFVENTKKLLRFDFLDPFFLSITVFPFLIPILEVLNICVFPREVTNFLRKSVKRMKESRLEDTQKHRVDFLQLMIDSQNSKETESHKALSDLELVAQSI IFIFAGYETTSSVLSFIMYELATHPDVQQKLQEEIDAVLPNKAPPTYDTVLQMEYLDMVVNETLRLFPIAMRLERVCKKDVEINGMFIPKGVVVMIPSYA LHRDPKYWTEPEKFLPERFSKKNKDNIDPYIYTPFGSGPRNCIGMRFALMNMKLALIRVLQNFSFKPCKETQIPLKLSLGGLLQPEKPVVLKVESRDGTV SGAHHHH UniProt accession P08684 [1-503] MALIPDLAMETWLLLAVSLVLLYLYGTHSHGLFKKLGIPGPTPLPFLGNILSYHKGFCMFDMECHKKYGKVWGFYDGQQPVLAITDPDMIKTVLVKECYS VFTNRRPFGPVGFMKSAISIAEDEEWKRLRSLLSPTFTSGKLKEMVPIIAQYGDVLVRNLRREAETGKPVTLKDVFGAYSMDVITSTSFGVNIDSLNNPQ DPFVENTKKLLRFDFLDPFFLSITVFPFLIPILEVLNICVFPREVTNFLRKSVKRMKESRLEDTQKHRVDFLQLMIDSQNSKETESHKALSDLELVAQSI IFIFAGYETTSSVLSFIMYELATHPDVQQKLQEEIDAVLPNKAPPTYDTVLQMEYLDMVVNETLRLFPIAMRLERVCKKDVEINGMFIPKGVVVMIPSYA LHRDPKYWTEPEKFLPERFSKKNKDNIDPYIYTPFGSGPRNCIGMRFALMNMKLALIRVLQNFSFKPCKETQIPLKLSLGGLLQPEKPVVLKVESRDGTV SGA
  13. 13. ◆AlphaFold/AlphaFold2の衝撃 PDB 2V0M_1|Chains A ATOM 1 N HIS A 30 35.335 2.749 40.934 ATOM 2 CA HIS A 30 34.963 1.447 41.576 ATOM 3 C HIS A 30 36.161 0.541 41.885 ATOM 4 O HIS A 30 36.002 -0.563 42.420 ATOM 5 CB HIS A 30 33.930 0.694 40.731 ATOM 6 CG HIS A 30 32.543 1.242 40.852 ATOM 7 ND1 HIS A 30 31.562 1.001 39.914 ATOM 8 CD2 HIS A 30 31.974 2.027 41.798 ATOM 9 CE1 HIS A 30 30.447 1.608 40.281 ATOM 10 NE2 HIS A 30 30.670 2.239 41.420 ATOM 11 N GLY A 31 37.359 1.010 41.565 ATOM 12 CA GLY A 31 38.552 0.212 41.783 ATOM 13 C GLY A 31 39.113 0.316 43.183 ATOM 14 O GLY A 31 40.080 -0.364 43.512 ATOM 15 N LEU A 32 38.498 1.154 44.010 ATOM 16 CA LEU A 32 39.091 1.541 45.284 ATOM 17 C LEU A 32 39.327 0.378 46.224 ATOM 18 O LEU A 32 40.465 0.132 46.621 ATOM 19 CB LEU A 32 38.268 2.628 45.980 ATOM 20 CG LEU A 32 38.988 3.340 47.125 ATOM 21 CD1 LEU A 32 39.905 4.422 46.578 ATOM 22 CD2 LEU A 32 37.994 3.921 48.114 ATOM 23 N PHE A 33 38.272 -0.348 46.573 ATOM 24 CA PHE A 33 38.428 -1.444 47.523 ATOM 25 C PHE A 33 39.364 -2.547 47.035 ATOM 26 O PHE A 33 40.119 -3.111 47.832 ATOM 27 CB PHE A 33 37.077 -1.977 47.989 ATOM 28 CG PHE A 33 36.330 -1.008 48.855 ATOM 29 CD1 PHE A 33 36.904 -0.527 50.033 ATOM 30 CD2 PHE A 33 35.066 -0.560 48.493 ATOM 31 CE1 PHE A 33 36.230 0.374 50.840 ATOM 32 CE2 PHE A 33 34.381 0.346 49.291 ATOM 33 CZ PHE A 33 34.966 0.815 50.469 ATOM 34 N LYS A 34 39.324 -2.836 45.734 ATOM 35 CA LYS A 34 40.284 -3.751 45.109 ATOM 36 C LYS A 34 41.702 -3.273 45.409 ATOM 37 O LYS A 34 42.484 -3.968 46.061 ATOM 38 CB LYS A 34 40.077 -3.821 43.589 ATOM 39 CG LYS A 34 38.959 -4.749 43.108 ATOM 40 CD LYS A 34 39.188 -5.178 41.639 ATOM 41 CE LYS A 34 40.294 -6.259 41.522 ATOM 42 NZ LYS A 34 40.955 -6.342 40.176 UniProt accession P08684 …人工知能による ATOM 229 CA HIS A 30 14.027 7.749 -26.708 ATOM 230 C HIS A 30 13.744 6.789 -27.875 ATOM 231 CB HIS A 30 13.611 9.186 -27.045 ATOM 232 O HIS A 30 12.589 6.527 -28.204 ATOM 233 CG HIS A 30 13.447 10.106 -25.855 ATOM 234 CD2 HIS A 30 13.562 9.784 -24.531 ATOM 235 ND1 HIS A 30 13.151 11.464 -25.958 ATOM 236 CE1 HIS A 30 13.105 11.927 -24.699 ATOM 237 NE2 HIS A 30 13.334 10.940 -23.821 ATOM 238 N GLY A 31 14.786 6.222 -28.487 ATOM 239 CA GLY A 31 14.670 5.187 -29.520 ATOM 240 C GLY A 31 14.562 3.749 -28.995 ATOM 241 O GLY A 31 14.307 2.843 -29.791 ATOM 242 N LEU A 32 14.762 3.514 -27.690 ATOM 243 CA LEU A 32 14.869 2.166 -27.112 ATOM 244 C LEU A 32 13.656 1.270 -27.406 ATOM 245 CB LEU A 32 15.140 2.257 -25.595 ATOM 246 O LEU A 32 13.822 0.199 -27.986 ATOM 247 CG LEU A 32 15.331 0.890 -24.911 ATOM 248 CD1 LEU A 32 16.577 0.186 -25.452 ATOM 249 CD2 LEU A 32 15.463 1.095 -23.404 ATOM 250 N PHE A 33 12.440 1.692 -27.048 ATOM 251 CA PHE A 33 11.254 0.843 -27.220 ATOM 252 C PHE A 33 10.907 0.616 -28.691 ATOM 253 CB PHE A 33 10.069 1.425 -26.445 ATOM 254 O PHE A 33 10.536 -0.493 -29.064 ATOM 255 CG PHE A 33 10.306 1.449 -24.952 ATOM 256 CD1 PHE A 33 10.539 0.252 -24.250 ATOM 257 CD2 PHE A 33 10.308 2.670 -24.261 ATOM 258 CE1 PHE A 33 10.791 0.280 -22.868 ATOM 259 CE2 PHE A 33 10.585 2.702 -22.886 ATOM 260 CZ PHE A 33 10.818 1.507 -22.186 ATOM 261 N LYS A 34 11.153 1.615 -29.551 ATOM 262 CA LYS A 34 11.024 1.461 -31.006 ATOM 263 C LYS A 34 11.970 0.379 -31.539 ATOM 264 CB LYS A 34 11.250 2.817 -31.692 ATOM 265 O LYS A 34 11.546 -0.442 -32.345 ATOM 266 CG LYS A 34 10.971 2.743 -33.202 ATOM 267 CD LYS A 34 11.222 4.093 -33.882 ATOM 268 CE LYS A 34 10.984 3.961 -35.391 ATOM 269 NZ LYS A 34 11.285 5.226 -36.108 PDB形式による原子座標表記例(P450 3A4,アミノ酸残基30~34のみ)
  14. 14. ◆「鍵と鍵穴」,鍵としての分子の形の重要性 フリー版やタブレット・スマホでも使えるアルファ版もある分子計算ツールWinmostar https://www.amazon.co.jp/review/ R1P9DA9O5TRQZS ※WinmostarでSMILES記法による 分子組立て・計算も可能 サイエンスアゴラ2020動画の千田範夫さん (Winmostar初期開発) https://www.youtube.com/watch?v=xJRBnf-lDJQ フリー版やタブレット・スマホでも使える Winmostarアルファ版 https://winmostar.com/canvas/index0_ch.html サイエンスアゴラ2007(有志メンバー参加) http://www.ecosci.jp/sa07/report1.html
  15. 15. http://www.ecosci.jp/PFAS/ http://www.ecosci.jp/env/ POPs_WWF_new20.html https://news.yahoo.co.jp/articles/ e42842ed441713cdeb6d2205d63 b29a00ace5abd Googleによる“PFAS”ニュース 検索結果 ◆「鍵と鍵穴」の例 サイエンスアゴラ2020で紹介のPFAS汚染問題に最近のニュース加筆
  16. 16. ◆AlphaFold/AlphaFold2の衝撃 3Dプリンタ模型で見るその成果 ─“触れるカガク” 製作:スタジオミダス http://studio-midas.com/bunshi/ http://www.ecosci.jp/AF/ 人工知能でタンパク質のカタチがわかっちゃう!?(ロングバージョン) https://www.youtube.com/watch?v=np7ZZ852ezQ 日本コンピュータ化学会@サイエンスアゴラ2021企画Y-01 『原子・分子をのぞいてみよう ~身体も地球も原子・分子という暗号でできている!~』 https://www.youtube.com/watch?v=dyB1mhJRZ-k

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