JP2008176389A - Ｐｐｉネットワークにおけるタンパク質の機能経路探索システム - Google Patents

Abstract

【課題】PPI（PPI:Protein-Protein-Interaction）ネットワーク上において、タンパク質の機能経路の探索を行う方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
PPIネットワーク上のタンパク質の機能経路探索システムは、上記タンパク質の２項間関係情報を用いて、上記入力装置を介して入力されたタンパク質を始点とするPPIネットワークを作成する手段と、上記タンパク質の機能情報を用いて、上記PPIネットワーク上において上記入力装置を介して入力された機能と同一の機能を有するタンパク質を探索する手段と、上記探索したタンパク質の連鎖からなる機能経路を作成する手段と、上記PPIネットワーク上に上記機能経路を表示する手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンパク質の機能の解析に関し、特に、タンパク質とタンパク質の２項間関係（PPI:Protein-Protein-Interaction）の解析に関する。

近年、国際ヒトゲノム計画が達成され、ゲノム配列の情報が広く公共に知られるようになった。現在、ポストゲノムの研究としてトランスクリプトームやプロテオームなどの研究が進められている。プロテオーム解析では、タンパク質の構造及び機能の解明等の様々なテーマの解析が行われている。その中に、タンパク質とタンパク質の２項間関係の解析があり、その成果が広く公共に提供されている。

タンパク質とタンパク質の２項間関係とは、２つのタンパク質が生体内において相互作用を行うことで特定の生体機能を提供することを言う。生体内では、タンパク質は複数のタンパク質との間で２項間関係を有し、このような２項間関係が複雑に絡み合って、あたかもネットワークのような、複雑な相関関係を築いている。

PPIネットワークは、タンパク質をノード、２項間関係にある２つのタンパク質の相関関係をエッジとするグラフとして描くことができる。

特開２００４−１１８８１８号公報

タンパク質をノード、２項間関係をエッジとするPPIネットワークは、各タンパク質のアノテーション（注釈）情報と２つのタンパク質の間の相関関係を示すだけである。

生体内にて複雑な働きを示すタンパク質の情報を理解するためには、PPIネットワーク上において、タンパク質の機能経路の探索を行う必要がある。即ち、対象とするタンパク質の機能と同一又は類似した機能を有するタンパク質をPPIネットワーク上にて探索することである。

本発明の目的は、PPIネットワーク上において、タンパク質の機能経路の探索を行う方法を提供することにある。

本発明によると、PPIネットワーク上のタンパク質の機能経路探索システムは、演算機能を有するＣＰＵと、ユーザがデータ及び命令を入力するための入力装置と、ユーザがデータ及び命令を入力するための入力画面及び探索結果を表示する探索結果画面を表示する表示装置と、タンパク質の２項間関係情報とタンパク質の機能情報を含むデータベースと、上記ＣＰＵによって実行されるプログラムを格納した記憶装置とを有する。

上記プログラムは、上記タンパク質の２項間関係情報を用いて、上記入力装置を介して入力されたタンパク質を始点とするPPIネットワークを作成する手段と、上記タンパク質の機能情報を用いて、上記PPIネットワーク上において上記入力装置を介して入力された機能と同一の機能を有するタンパク質を探索する手段と、上記探索したタンパク質の連鎖からなる機能経路を作成する手段と、上記PPIネットワーク上に上記機能経路を表示する手段と、を有する。

上記プログラムは、更に、上記作成した機能経路上のタンパク質と上記入力装置を介して入力されたタンパク質の機能の類似性を判定する手段と、上記類似性が所定の閾値より小さい場合に、そのタンパク質が含まれる機能経路を上記PPIネットワーク上から削除する手段と、を有する。

本発明によると、PPIネットワーク上において、タンパク質の機能経路を探索することができる。

以下、本発明によるPPIネットワーク上のタンパク質機能経路探索システムの実施の形態について説明する。ここで、ＰＰＩネットワークとは、２項間関係を有するタンパク質が集合して、互いに絡み合って構成されるネットワークであり、機能経路とは、ＰＰＩネットワーク上において、始点のタンパク質の機能と同一又は類似する機能を有するタンパク質の連鎖である。

図１は本発明のPPIネットワーク上のタンパク質機能経路探索システムの構成の一例を示す。本例のタンパク質機能経路探索システムは、演算機能を有するＣＰＵ１０１、キーボード及びマウスを含む入力装置１０２、入力画面及び結果画面を表示する表示装置１０３、データベース１０４、及び、プログラム１０６を格納した記憶装置１０５を有する。

データベース１０４は、タンパク質の２項間関係情報１０４Ａとタンパク質の機能情報１０４Ｂを含む。タンパク質の２項間関係情報１０４Ａの例は図２に示し、タンパク質の機能情報１０４Ｂの例は図３に示す。

プログラム１０６は、PPIネットワーク作成プログラム１０６Ａ、点数表作成プログラム１０６Ｂ、スコア付与プログラム１０６Ｃ、最大スコア付与プログラム１０６Ｄ、終了条件判定プログラム１０６Ｅ、最大スコアの閾値条件判定プログラム１０６Ｆ、及び、不要なタンパク質の削除プログラム１０６Ｇを有する。

ユーザは、入力装置１０２より、所望のタンパク質と機能を指定する。PPIネットワーク作成プログラム１０６Ａは、データベース１０４に格納されたタンパク質の２項間関係情報１０４Ａを用いて、図４に示すＰＰＩネットワークを作成する。次に、点数表の作成プログラム１０６Ｂは、図６に示す点数表を作成する。スコア付与プログラム１０６Ｃは、タンパク質の機能情報１０４Ｂを用いて、点数表にスコアを記入し、最大スコア付与プログラム１０６Ｄは、タンパク質の機能情報１０４Ｂを用いて、点数表に最大スコアを記入する。

終了条件判定プログラム１０６Ｅは探索が終了したか、又は、経路が終端であるか否かを判定する。最大スコアの閾値条件判定プログラム１０６Ｆは、経路上の最大スコアが、閾値を越えているか否かを判定する。不要なタンパク質の削除プログラム１０６Ｇは、経路上の不要なタンパク質を削除する。

こうして本発明によると、タンパク質と機能が与えられると、ＰＰＩネットワーク上において、そのタンパク質を始点とする機能経路が探索される。

表示装置１０３は、本発明による機能経路探索方法によって得られた機能経路を表示する。本発明のPPIネットワークにおける機能経路探索システムによれば、次のような効果が得られる。
（１）PPIネットワーク内に埋もれているタンパク質の機能経路を探索し、提供することができる。
（２）タンパク質の機能経路を探索するためのインターフェース、ならびにその結果を視覚的に確認し易いグラフィカルなViewerシステムを提供することができる。

図２はタンパク質の２項間関係情報を表すデータである。このデータは、図２（ａ）に示すタンパク質識別符号／名称対照テーブル201と図２（ｂ）に示すタンパク質２項間関係テーブル202を有する。タンパク質識別符号／名称対照テーブル201は、タンパク質の基本情報を表すデータであり、タンパク質に一意に割り振られた識別記号とタンパク質の名称を含む。タンパク質２項間関係テーブル202は、タンパク質の２項間関係の情報を表すデータであり、２項間の相関関係に一意に割り振られた識別記号と、各相関関係にある２つのタンパク質の識別符号を含む。例えば、識別符号が１と２のタンパク質は、識別記号１の相関関係にある。

各タンパク質は１つ又は複数のタンパク質と２項間関係を有する。例えば、図２（ｂ）の例では、識別符号が１のタンパク質は、識別符号が２のタンパク質と識別符号が４のタンパク質との間で、２項間関係を有する。

このデータを利用して、互いに相関関係にある２つのタンパク質の間にリンクを張ることにより、ＰＰＩネットワークのグラフを描くことができる。

図３はタンパク質の機能情報を表すデータである。このデータは、図３（ａ）に示すタンパク質識別符号／名称対照テーブル301と図３（ｂ）に示す機能識別符号／機能対照テーブル302と図３（ｃ）に示すタンパク質識別符号／機能識別符号対照テーブル303を有する。タンパク質識別符号／名称対照テーブル301は、タンパク質の基本情報を表すデータであり、図２のタンパク質識別符号／名称対照テーブル201と同一である。機能識別符号／機能対照テーブル302は、タンパク質の機能の内容を表す情報であり、タンパク質の機能の識別符号と各機能の内容を含む。タンパク質識別符号／機能識別符号対照テーブル303は、タンパク質が有する機能を表す情報であり、タンパク質の識別符号と機能の識別符号を含む。

１つのタンパク質が複数の機能を有する場合がある。例えば、図３（ｃ）の例では、識別符号が１のタンパク質は、識別符号が１及び２の機能を有する。

図４は、ＰＰＩネットワークの例を示す。図４（ａ）は、ＰＰＩネットワークを網目構造で表したグラフであり、図４（ｂ）は、ＰＰＩネットワークを階層構造で表したグラフである。ＰＰＩネットワークは、図２のタンパク質の２項間関係情報を表すデータを用いて、作成する。先ず、最初に出発点となるタンパク質を指定する。図４の例では、最初にタンパク質Ａを指定した。

次に、図２（ｂ）のテーブルを用いて、タンパク質Ａと２項間関係を有するタンパク質を検出する。ここでは、タンパク質Ｂ、Ｆ、Ｇが、タンパク質Ａと２項間関係があると仮定する。そこで、タンパク質Ａとタンパク質Ｂ、Ｆ、Ｇを線で結ぶ、又は、タンパク質Ａの下にタンパク質Ｂ、Ｆ、Ｇを線で結ぶ。

次に、図２（ｂ）のテーブルを用いて、タンパク質Ｂ、Ｆ、Ｇと、それぞれ２項間関係を有するタンパク質を検出する。ここでは、タンパク質Ｂと２項間関係があるのは、タンパク質Ｃ、Ｄ、Ｅであり、タンパク質Ｇと２項間関係があるのは、タンパク質Ｈ、Ｉであり、タンパク質Ｆと２項間関係があるタンパク質は検出されなかったと仮定する。そこで、互いに２項間関係があるタンパク質間を線で結ぶ。こうして図２（ａ）又は図２（ｂ）に示すグラフができる。図４（ａ）に示すように、ＰＰＩネットワークでは、タンパク質を表す点とタンパク質の２項間関係を表すリンクからなる。

以下直感的に分かりやすいので階層構造で表した図２（ｂ）のグラフ402を用いて説明を行う。

図５を参照して説明する。図５（ａ）は、機能経路の探索に使用するスコアマトリクスの例を示す。スコアマトリクスは、ＰＰＩネットワーク上の点（タンパク質）とリンク（２項間関係）に付与するスコアを表示する。本例のスコアマトリクス501によると、２項間関係にある２つのタンパク質の機能が一致する場合は、スコアが＋３、２つのタンパク質の機能が異なる場合は、スコアは−３、不明の場合は、スコアが０である。即ち、リンクの両側のタンパク質の機能が一致する場合は、そのリンクに３を付与し、リンクの両側のタンパク質の機能が一致しない場合は、そのリンクに−３を付与し、リンクの両側のタンパク質の機能が一致するか一致しないか不明である場合には、そのリンクに０を付与する。こうしてＰＰＩネットワーク上の全てのリンクに、スコアが付与される。ＰＰＩネットワーク上の点、即ち、タンパク質は、出発点からの全てのリンクのスコアの合計である。

尚、このスコアマトリクス501は１つの例であり、他の例も可能である。例えば、２つのタンパク質の機能が完全に一致しない場合でも、機能が類似している場合には、一致しない場合のスコアより優位なスコアを付与してもよい。

図５（ｂ）は、機能経路の探索に使用する経路探索条件を表すパラメータ表の例を示す。パラメータ表は、開始時スコア、開始時最大スコア、終了条件、及び、最大スコアの閾値を含む。開始時スコアは、最初に指定したタンパク質に付与されるスコアの値である。本例では、開始時スコアは１０である。即ち、最初に指定したタンパク質に対して、スコアの初期値として１０が付与される。開始時最大スコアは、最初に指定したタンパク質に付与される最大スコアの値である。本例では、開始時の最大スコアは０である。即ち、最初に指定したタンパク質に対して、最大スコアの初期値として０が付与される。

終了条件は、経路探索の終了である。本例では、スコアが０となったとき、そのタンパク質において、経路探索を終了する。即ち、ＰＰＩネットワークが未だ続いていても、スコアが０となったら経路探索は終了する。尚、このパラメータ表には記載されていないが、ＰＰＩネットワークの終端も、経路探索の終了条件となる。

最大スコアの閾値は、探索経路を削除する条件である。出発点から終点までの探索経路における最大スコアが、最大スコアの閾値を超えていない場合には、その探索経路を削除する。最大スコアが、閾値を超えない場合、そのような経路上のタンパク質は、最初のタンパク質と機能的に類似性が少ないと判定する。そのような経路上のタンパク質は、削除する。

図６を参照して、機能経路の探索に使用する点数表の作成方法を説明する。図４（ｂ）のＰＰＩネットワークに示すように、最初にタンパク質Ａを指定したものとする。図６（ａ）に示すように、最初に指定したタンパク質Ａの点数表を作成する。点数表はスコアと最大スコアの欄を有するが、最初は、これらの欄は空欄である。

図５（ｂ）のパラメータ表に示すように、開始時のスコアは１０、開始時の最大スコアは０である。従って、図６（ａ）の点数表のタンパク質Ａのスコアに１０、最大スコアに０を記入する。こうして図６（ａ）の点数表が完成する。

次に、ＰＰＩネットワー上をタンパク質Ａから次のタンパク質に進む。図４（ｂ）のＰＰＩネットワークに示すように、タンパク質Ａの直下には３つのタンパク質Ｂ、Ｆ、Ｇがある。従って、図６（ｂ）の点数表は、図６（ａ）の点数表のタンパク質Ａを、３つのタンパク質Ｂ、Ｆ、Ｇによって置き換えることによって得られる。これらのタンパク質Ｂ、Ｆ、Ｇのスコア及び最大スコアの欄は空欄である。

先ず、タンパク質Ｂのスコアを求める。タンパク質Ｂのスコアは、タンパク質Ａのスコアと、タンパク質Ａとタンパク質Ｂを結ぶリンクのスコアの積算値である。タンパク質Ａのスコアは、図６（ａ）より１０である。タンパク質Ａとタンパク質Ｂを結ぶリンクのスコアを求めるには、先ず、タンパク質Ａとタンパク質Ｂの機能が一致するか否かを判定する。２つのタンパク質の機能が一致するか否かを判定するには、図３（ｃ）のタンパク質識別符号／機能対照テーブルを用いる。ここでは、両者の機能が一致すると仮定する。次に、図５（ａ）のスコアマトリクスを参照して、リンクに付与するスコアを求める。スコアマトリクスによると、２つのタンパク質の機能が一致する場合、スコアは＋３である。従って、タンパク質Ｂのスコアは、タンパク質Ａのスコア１０にリンクのスコア＋３を積算した＋１３となる。

同様に、タンパク質Ｆのスコアは、タンパク質Ａのスコアに、タンパク質Ａとタンパク質Ｆを結ぶリンクのスコアを積算することによって求められる。タンパク質Ａとタンパク質Ｆを結ぶリンクのスコアを、ここでは、−３とする。タンパク質Ｆのスコアは、＋７となる。

タンパク質Ｇのスコアは、＋１０である。これは、タンパク質Ａとタンパク質Ｇの機能が一致するか否かが不明であり、両者を結ぶリンクのスコアが０だからである。

次にタンパク質Ｂの最大スコアを求める。タンパク質Ａを出発してタンパク質Ｂまでの経路上の全てのタンパク質のスコアの最大値を求める。タンパク質Ａの最大スコアは、図６（ａ）より０である。従って、タンパク質Ｂの最大スコアは、タンパク質Ｂのスコアに等しく、１３である。

同様に、タンパク質Ｆの最大スコアは、タンパク質Ｆのスコアに等しく、７である。タンパク質Ｇの最大スコアは、タンパク質Ｇのスコアに等しく、１０である。こうして図６（ｂ）の点数表が完成する。

次に、ＰＰＩネットワー上をタンパク質Ｂから次のタンパク質に進む。図４（ｂ）のＰＰＩネットワークに示すように、タンパク質Ｂの直下には３つのタンパク質Ｃ、Ｄ、Ｅがある。従って、図６（ｃ）の点数表は、図６（ｂ）の点数表のタンパク質Ｂを、３つのタンパク質Ｃ、Ｄ、Ｅによって置き換えることによって得られる。これらのタンパク質Ｃ、Ｄ、Ｅのスコア及び最大スコアの欄は空欄である。

先ず、タンパク質Ｃのスコアを求める。タンパク質Ｃのスコアは、タンパク質Ｂのスコアと、タンパク質Ｂとタンパク質Ｃを結ぶリンクのスコアの積算値である。これは、タンパク質Ａの初期値と、タンパク質Ａを出発してタンパク質Ｃまでの経路上の全てのリンクのスコアの積算値に等しい。

タンパク質Ｂのスコアは、図６（ｂ）より１３である。タンパク質Ｂとタンパク質Ｃを結ぶリンクのスコアを求めるには、先ず、タンパク質Ｂとタンパク質Ｃの機能が一致するか否かを判定する。２つのタンパク質の機能が一致するか否かを判定するには、図３（ｃ）のタンパク質識別符号／機能対照テーブルを用いる。ここでは、両者の機能が一致すると仮定する。次に、図５（ａ）のスコアマトリクスを参照して、リンクに付与するスコアを求める。スコアマトリクスによると、２つのタンパク質の機能が一致する場合、スコアは＋３である。従って、タンパク質Ｃのスコアは、タンパク質Ｂのスコア１３にリンクのスコア＋３を積算した＋１６となる。

同様に、タンパク質Ｄのスコアは、タンパク質Ｂのスコアに、タンパク質Ｂとタンパク質Ｄを結ぶリンクのスコアを積算することによって求められる。タンパク質Ｂとタンパク質Ｄを結ぶリンクのスコアを、ここでは、−３とする。タンパク質Ｄのスコアは、＋１０となる。タンパク質Ｅのスコアは、＋１３である。これは、タンパク質Ｂとタンパク質Ｅの機能が一致するか否かが不明であり、両者を結ぶリンクのスコアが０だからである。

次に、タンパク質Ｃの最大スコアを求める。これは、タンパク質Ａを出発してタンパク質Ｃまでの経路上の全てのタンパク質のスコアの最大値に等しい。タンパク質Ｃの最大スコアは、タンパク質Ｂの最大スコアとタンパク質Ｃのスコアを比較することによって求められる。即ち、タンパク質Ｂの最大スコアが、タンパク質Ｃのスコアより大きい場合には、タンパク質Ｂの最大スコアがタンパク質Ｃの最大スコアとなる。タンパク質Ｂの最大スコアが、タンパク質Ｃのスコアより小さい場合には、タンパク質Ｃのスコアがタンパク質Ｃの最大スコアとなる。

ここでは、タンパク質Ｂの最大スコアは１３であり、タンパク質Ｃのスコアは１６である。従って、タンパク質Ｃの最大スコアは、１６である。

同様に、タンパク質Ｄの最大スコアを求めるには、タンパク質Ｂの最大スコアとタンパク質Ｄのスコアを比較する。タンパク質Ｂの最大スコアは１３であり、タンパク質Ｄのスコアは１０である。従って、タンパク質Ｄの最大スコアは１３である。タンパク質Ｅの最大スコアを求めるには、タンパク質Ｂの最大スコアとタンパク質Ｅのスコアを比較する。タンパク質Ｂの最大スコアは１３であり、タンパク質Ｅのスコアは１３である。従って、タンパク質Ｅの最大スコアは１３である。こうして図６（ｃ）の点数表が完成する。

次に、ＰＰＩネットワー上をタンパク質Ｆから次のタンパク質に進む。図４（ｂ）のＰＰＩネットワークに示すように、タンパク質Ｆは終端である。従って、次に、ＰＰＩネットワー上をタンパク質Ｇから次のタンパク質に進む。以下、同様な手順により、ＰＰＩネットワークの全てのタンパク質及びリンクを網羅することができる。尚、ここでは説明しなかったが、タンパク質のスコアが０となった場合には、そこで探索を終了する。更に、探索が終了した経路における最大スコアが、図５（ｂ）のパラメータ表の最大スコアの閾値より小さい場合には、その経路は削除する。

図７を参照して、タンパク質機能経路探索の手順を説明する。ここでは、ユーザはタンパク質Ａを指定し、所定の機能を指定し、タンパク質Ａを始点とするＰＰＩネットワークが既に作成されているものとする。ステップＳ700にて、タンパク質を指定する。最初のループでは、タンパク質Ａを指定する。図６（ａ）に示すように、タンパク質Ａの点数表を作成し、タンパク質Ａにスコア及び最大スコアを記入する。図５（ｂ）のパラメータ表に示すように、最初のスコアは＋１０であり、最初の最大スコアは０である。ステップＳ701にて、図４（ｂ）に示す階層構造のグラフ402において、タンパク質Ａの直下にタンパク質が存在するが否かを判定する。存在しない場合にはステップＳ706に進み、存在する場合にはステップＳ702に進む。ここでは、タンパク質Ａの直下にタンパク質Ｂ、Ｆ、Ｇが存在するものとする。ステップＳ702にて、タンパク質Ａをその直下のタンパク質Ｂ、Ｆ、Ｇによって置き換える。即ち、図５（ａ）の点数表において、タンパク質Ａを、その直下のタンパク質Ｂ、Ｆ、Ｇによって置き換える。それによって、図５（ａ）の点数表は、図５（ｂ）の点数表に変化する。ステップＳ703にて、点数表の全てのタンパク質にスコア及び最大スコアを付与する。スコアの付与は、図６（ａ）のスコアマトリクスを用いる。タンパク質Ｂのスコアは、タンパク質Ａのスコア＝＋１０に経路のスコア＝＋３を加算したものである。従って、タンパク質Ｂのスコア＝＋１３である。同様に、タンパク質Ｆのスコアは、タンパク質Ａのスコア＝＋１０に経路のスコア＝−３を加算したものである。従って、タンパク質Ｃのスコア＝＋７である。タンパク質Ｇのスコアは、タンパク質Ａのスコア＝＋１０に経路のスコア＝＋０を加算したものである。従って、タンパク質Ｇのスコア＝＋１０である。こうして、図５（ｂ）の点数表のスコアが記入される。

ステップＳ704にて、各タンパク質Ｂ、Ｆ、Ｇのスコアが、タンパク質Ａから出発して現在までの経路上の全てのタンパク質のスコアの最大値より大きいか否かを判定する。各タンパク質のスコアが、それまでの最大スコアを超えている場合にはステップＳ705に進み、そうでない場合にはステップＳ706に進む。ステップＳ705にて、最大スコアを書き換える。ここでは、図５（ｂ）の点数表のスコアの欄の数字を、図５（ｂ）の点数表の最大スコアの欄に記入する。

ステップＳ706にて、図５（ｂ）の終了条件を満たすか否かを判定する。終了条件は、スコアが０であるか、又は、図４（ｂ）に示す階層構造のグラフ402において、そのタンパク質の直下にタンパク質が存在しない場合である。終了条件を満たす場合には、ステップＳ707に進み、そうでない場合にはステップＳ711に進む。ステップＳ707にて、探索が終了した経路の評価を行う。即ち、その経路の最大スコアが図５（ｂ）の最大スコアの閾値より大きいか否かを判定する。閾値より大きい場合は、その経路は有効であると判断し、ステップＳ708に進み、そうでない場合に、その経路は有効でないと判断し、ステップＳ710に進む。

ステップＳ708にて、有効と判断した経路中の末端に存在する不要なタンパク質を削除し、点数表から経路を削除する。即ち、経路の末端のタンパク質から最大スコアのタンパク質の手前のタンパク質を削除する。これは経路の末端のタンパク質から開始時のタンパク質へ逆に経路をさかのぼり、最後に機能が一致すると評価されたタンパク質までに存在するタンパク質を削除することにより可能である。このタンパク質までの経路上の不要なタンパク質を削除し、点数表からも削除する。従って、始点から最大スコアのタンパク質までが残る。

ステップＳ709にて、不要なタンパク質を削除した残りのタンパク質からなる経路を有効な経路として登録し、ステップＳ711に進む。

ステップＳ710にて、点数表から、有効でないと判断した経路の全てのタンパク質を削除する。その経路上の最大スコアが閾値より小さい場合には、その経路の全てのタンパク質は、タンパク質Ａとは機能が一致も類似もしないと判定する。

ステップＳ711にて、点数表に他のタンパク質が存在するか否かを判定する。他のタンパク質が存在する場合には、ステップ701に進み、存在しない場合にはこの処理を終了する。

図８は本発明による機能経路探索方法によって得られた結果を示す。本例の結果は、機能８０１と、３つの経路８０２と各経路に付与されたスコア８０３を含む。機能８０１は、ユーザが入力したタンパク質の機能である。経路の最初のタンパク質Ａは、ユーザが入力したタンパク質である。ここに表示された経路は、図７のステップＳ７０９の有効な経路として登録されたものである。したがって、これらの経路には、ステップＳ７０８の処理によって削除された不要なタンパク質は含まれていない。上述のように、ステップＳ７０８の処理では、経路上の最大スコアのタンパク質より末端側の全てのタンパク質は削除される。従って、図８に示す、これらの経路の終端のタンパク質Ｆ、Ｙ、Ｕは、この経路における最大スコアのタンパク質である。

本例によると、ユーザが入力した機能とタンパク質に対して、スコアの高い機能経路情報を提供することができる。

図９は、ＰＰＩネットワーク上に経路探索結果を表示した状態を示す。ＰＰＩネットワーク上の特定の経路を強調表示又は他と異なる色により表示することによって、ユーザは探索結果を視覚的に認識することができる。

本発明によると、注目するタンパク質がどのようなタンパク質と共同で機能しているか、特定の機能を阻害するような薬剤を開発するためにターゲットタンパク質をどのように選択してよいのか、などの判断の一助になる情報を提供できると考える。

以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者によって容易に理解されよう。

本発明によるタンパク質機能経路探索装置の構成を示す図である。 タンパク質の２項間関係情報の例を示す図である。 タンパク質の機能情報の例を示す図である。 ＰＰＩネットワークをグラフで表した図である。 本発明によるタンパク質機能経路探索方法に使用する点数表の例を示す図である。 本発明によるタンパク質経路情報探索方法に使用するスコアマトリクスとパラメータ表の例を示す図である。 本発明によるタンパク質機能経路探索方法の手順を示す図である。 本発明によるタンパク質機能経路探索方法の結果の例を示す図である。 本発明によるタンパク質機能経路探索方法の結果の例をグラフによって示す図である。

符号の説明

１０１…ＣＰＵ、１０２…入力装置、１０３…表示装置、１０４…データベース、１０４Ａ…タンパク質の２項間関係情報、１０４Ｂ…タンパク質の機能情報、１０５…記憶装置、１０６…プログラム

Claims (2)

1. PPIネットワーク上のタンパク質の機能経路探索システムにおいて、
   演算機能を有するＣＰＵと、ユーザがデータ及び命令を入力するための入力装置と、ユーザがデータ及び命令を入力するための入力画面及び探索結果を表示する探索結果画面を表示する表示装置と、タンパク質の２項間関係情報とタンパク質の機能情報を含むデータベースと、上記ＣＰＵによって実行されるプログラムを格納した記憶装置とを有し、該プログラムは、
   上記タンパク質の２項間関係情報を用いて、上記入力装置を介して入力されたタンパク質を始点とするPPIネットワークを作成する手段と、
   上記タンパク質の機能情報を用いて、上記PPIネットワーク上において上記入力装置を介して入力された機能と同一の機能を有するタンパク質を探索する手段と、
   上記探索したタンパク質の連鎖からなる機能経路を作成する手段と、
   上記PPIネットワーク上に上記機能経路を表示する手段と、を有することを特徴とするタンパク質の機能経路探索システム。
2. 請求項１記載のタンパク質の機能経路探索システムにおいて、
   上記プログラムは、更に、
   上記作成した機能経路上のタンパク質と上記入力装置を介して入力されたタンパク質の機能の類似性を判定する手段と、
   上記類似性が所定の閾値より小さい場合に、そのタンパク質が含まれる機能経路を上記PPIネットワーク上から削除する手段と、
   を有することを特徴とするタンパク質の機能経路探索システム。

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