グローバル距離テスト

グローバル距離テスト( GDT ) は、 "合計スコア" を表すためにGDT_TSとも表記され、既知のアミノ酸対応 (例: 同一のアミノ酸配列) を持つが三次構造が異なる 2 つのタンパク質構造間の類似性を測る尺度です。これは、タンパク質構造予測の結果を、X 線結晶構造解析、タンパク質 NMR、または最近ではクライオ電子顕微鏡法によって測定された実験的に決定された構造と比較するために最もよく使用されます。

GDT メトリックは、ローレンス リバモア国立研究所の Adam Zemla によって開発され、もともとLocal-Global Alignment ( LGA ) プログラムで実装されました。^{[1] [2]}これは、一般的な二乗平均平方根偏差(RMSD) メトリックよりも正確な測定値として意図されています。RMSD メトリックは、たとえば、それ以外は適度に正確な構造内の個々のループ領域のモデリングが不十分なために作成される外れ値領域の影響を受けます。 ^[1]従来の GDT_TS スコアは、アルファ炭素原子に対して計算され、0 から 100 の範囲のパーセンテージで報告されます。一般に、GDT_TS スコアが高いほど、モデルは特定の参照構造に近似します。

GDT_TS 測定は、構造予測コミュニティにおける現在のモデリング技術の評価に特化した大規模実験である構造予測の批判的評価(CASP)の結果を生成する際の主要な評価基準として使用されます。 ^{[1] [3] [4]}この指標は、1998 年に 2 年ごとの実験の 3 回目の反復 (CASP3) で評価基準として初めて導入されました。^[3]元の方法にはさまざまな拡張が開発されており、側鎖の位置を考慮したバリエーションはグローバル距離計算( GDC )として知られています。^[5]

GDT スコアは、2 つの構造を繰り返し重ね合わせた後、モデル構造内のアミノ酸残基のアルファ炭素原子のうち、実験構造内の位置から定義された距離カットオフ内に収まる最大のセットとして計算されます。元の設計では、GDT アルゴリズムは 20 の GDT スコア、つまり 20 の連続した距離カットオフ (0.5 Å、1.0 Å、1.5 Å、... 10.0 Å) のそれぞれを計算します。^[2]構造類似性の評価には、複数のカットオフ距離からの GDT スコアを使用することが意図されており、スコアは一般にカットオフが増加するほど増加します。この増加のプラトーは、実験構造と予測構造の間に極端な乖離があることを示している可能性があり、妥当な距離のカットオフには追加の原子が含まれていません。CASP の従来の GDT_TS 合計スコアは、1、2、4、8 Å でのカットオフの平均結果です。^{[1] [6] [7]}

オリジナルの GDT_TS は、Local-Global Alignment (LGA) プログラムによって生成された重ね合わせと GDT スコアに基づいて計算されます。^[1] GDT_HA と呼ばれる「高精度」バージョンは、より小さなカットオフ距離 (GDT_TS の半分のサイズ) を選択して計算されるため、参照構造からの大きな偏差に対してより重いペナルティが課せられます。これは CASP7 の高精度カテゴリで使用されました。^[8] CASP8 では、新しい「TR スコア」が定義されました。これは、GDT_TS から、近すぎるクラスター化された残基に対するペナルティを差し引いたもので、予測構造における立体的衝突にペナルティを課すことを意図しており、GDT のカットオフ測定値を操作することもあります。^{[9] [10]}

主要な GDT 評価では、アルファ炭素原子のみを使用します。重ね合わせベースのスコアリングをアミノ酸残基 側鎖に適用するために、2008 年に LGA プログラム内で「側鎖の全体的距離計算」(GDC_sc) と呼ばれる GDT のようなスコアが設計され、実装されました。^{[1] [5]}アルファ炭素に基づいて残基の位置を比較する代わりに、GDC_sc は各残基の末尾近くにある定義済みの「特性原子」を使用して、残基間の距離の偏差を評価します。GDC スコアの「すべての原子」バリアント (GDC_all) は、フルモデル情報を使用して計算され、CASP の主催者と評価者が予測構造モデルの精度を評価するために使用する標準的な尺度の 1 つです。^{[5] [7] [11]}

GDTスコアは通常、単一の参照構造に対して計算されます。場合によっては、タンパク質NMRによって決定された参照構造に対してGDTスコアが低い構造モデルが、基礎となる実験データにより適合していることがあります。^[12]タンパク質の柔軟性と参照構造の不確実性によるGDTスコアの不確実性を推定する方法が開発されています。 ^[13]

• 二乗平均平方根偏差（バイオインフォマティクス） — 異なる構造比較の尺度。
• TM スコア— 異なる構造比較尺度。

• CASP14 の結果 - 2020 年に実行された最新の CASP 実験の概要表。カットオフ距離の関数としての GDT スコアのサンプル プロットを含む。
• GDT、GDC、LCS、LGA 記述サービスと、構造の比較および類似性の測定に関するドキュメント。