相補性プロット

相補性プロット（ CP）は、折り畳まれた球状タンパク質とタンパク質間界面の両方の原子モデルの構造検証のためのグラフィカルツールです。^{[1] [2] [3]これは、}ラマチャンドランプロットの好ましいバックボーンの向きに類似した、好ましいアミノ酸側鎖の向きの確率的表現に基づいています。これは、タンパク質の折り畳みと結合を解明するのに役立つ可能性があります。ソフトウェアスイートのアップグレードバージョンは、折り畳まれた球状タンパク質^[4]とタンパク質間複合体^{[5]の両方で}githubで利用可能であり、管理されています。ソフトウェアは、バイオインフォマティクスツールスイートOmicTools ^[6]とDelphiツールに含まれています。^[7]

3次元タンパク質結晶構造の検証は、伝統的に、(i)ラマチャンドランプロットにおける残基の分布、^{[8] [9]、} (ii)結合長と結合角度の理想性からの偏差、^{[10] [ 11] 、(iii)原子の短い接触（立体衝突スコア） [12]} 、 (iv)側鎖コンフォーマー（回転異性体）の分布^[13]、(v)水素結合パラメータ[ ¹⁴ ]に至るまで、多数のパラメータに基づいています。タンパク質の構造検証ツールとしての相補性プロットの出現は、本質的には従来のアプローチの活用を提供します。CPは、原子座標の局所的なエラーを検出するだけでなく、デコイ内に位置するネイティブの3次元フォールドにアミノ酸配列を正しく一致させます。相補性プロットは、ポリペプチド鎖の残りの部分によって構成される環境に対する完全に/部分的に埋もれた残基の形状と静電相補性^[1]の組み合わせに基づいており、ネイティブフォールドを維持する短距離および長距離の力に関して内部残基の調和または不調和を示す敏感な指標です。「相補性プロット」(CP) という用語はおそらく誤った名称です。実際には 3 つのプロットがあり、それぞれがプロットされた残基の溶媒露出の特定の範囲を提供します (埋没ビン 1、2、3 の場合は CP1、CP2、CP3)。

相補性プロットは、その設計においてラマクナドラン プロットに大きく影響を受けていますが、物理化学的属性においては影響を受けていません。ラマクナドラン プロットは本質的に決定論的ですが、対照的に、CP は確率論的です。ラマクナドラン プロットは主鎖のねじれ角を扱い、そのようなパラメータの誤差は基本的に局所的に制限されます。対照的に、CP は内部側鎖とその局所的および非局所的近傍との幾何学的および静電的適合を扱います。これらの共役パラメータの不調和 (不適合) は、実質的に折り畳まれたポリペプチド鎖全体の結合角またはねじれから生じる多数の誤差が原因で発生する可能性があります。ただし、ラマクナドラン プロットと同様に、最初の輪郭内の領域は「可能性が高い」(「許容される」領域に類似)、最初の輪郭と 2 番目の輪郭の間は「可能性が低い」(「部分的に許容される」)、2 番目の輪郭の外側は「可能性が低い」(「許容されない」) と呼ばれます。

CP は、実験および計算構造生物学において、多数の用途があります。^[2]主鎖および側鎖の結合角度 / ねじれの両方における小さな誤差が全体のフォールドに与える影響を徹底的に調査した結果、局所的な立体重なりの禁止と理想からの逸脱に基づく他の既存のパラメータが失敗した場合でも、CP はこれらの誤差の検出に効果的であることがわかりました。このような小さな角度誤差の影響は局所的に制限されず、フォールド全体の内部残基の幾何学的および静電的ミスフィットをもたらし、CP によって検出される可能性があります。これらの誤差は、(i) 側鎖のねじれのミスフィット / 間違った回転異性体の割り当て (特に低解像度の構造に関連)、(ii) 精製中の主鎖の軌跡の誤ったトレース (ポリペプチド鎖全体に拡散した低強度の誤差をもたらす) から発生する可能性があります。CP はパッキング異常も検出でき、特に、タンパク質内部の不均衡な部分電荷をシグナルする可能性があります。これは相同性モデリングやタンパク質設計に有用である。プロットのバージョン（CPint）^[15]も構築されており、タンパク質間インターフェースにおける同様のエラーを調べるために利用できるようになっている。

残基ごとのプロットとは対照的に、相補性プロットには、タンパク質-タンパク質界面の単一のSc、EC値をプロットし、それによってその中の複雑な原子構造（実験的に解決されたもの、または計算によって構築されたもの）の品質を判断するためのCP_ドック ^{[16]というバリエーションもあります。Sc、 [17]} EC ^[18]は、1990年代にピーター・コルマンと同僚によって最初に提案された「相互作用するタンパク質-タンパク質表面」に対して計算された形状と静電相補性です。CPdockは、主にタンパク質-タンパク質ドッキングの初期フィルターとして機能するスコアリング関数として開発され、タンパク質設計に非常に役立つツールになり得ます。これは、最近COVID研究で実証されているように、スコアリングとドッキングされた複合体の評価の両方で、標的阻害剤結合における共基質結合の影響を排除するために役立ちます。^{[19] [20]}

CP@SINP: http://www.saha.ac.in/biop/www/sarama.html
CP: https://github.com/nemo8130/SARAMA 更新済み
CPint: https://github.com/nemo8130/ SARAMAint で更新された
CPdock: https://github.com/nemo8130/CPdock

EnCPdock (ウェブサーバー): https://scinetmol.in/EnCPDock/