JP7160843B2 - 残基固有の分子構造特徴を用いた分子変異体の分子特性の予測 - Google Patents
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Description
・正又は負の荷電パッチ(charge patches)又は疎水性パッチにおける残基の関与
・隣接する残基の基の多様性(例えば所与の距離内の疎水性、酸性、塩基性又は中性の残基の数-距離は三次構造に基づく)
・残基の溶媒アクセシビリティ(分子の表面で高い)
・領域/チェーン・インタフェース(chain interface)への近さ(例えばFv及び定常ドメイン・インタフェース(constant domain interface)への距離)
・二次構造環境
・元の残基(分子内)と新たな残基(変異体内)の長さ又はサイズ
・元の残基と新たな残基のpKa(すなわち、酸性度)
Claims (15)
- 親タンパク質の変異体の分子特性の値を予測するためのコンピューティングシステムによって、実行される方法であって、前記方法は、以下の:
前記変異体を生成するために修飾された前記親タンパク質の残基の配列における第1の修飾された残基の数を決定するステップ;
前記第1の修飾された残基の数及び前記変異体の分子特性に対する第1値を示す変異体の情報を決定するステップ;
前記第1の修飾された残基の数の構造的特徴に対する第1値を収集するステップ;
収集された前記第1の修飾された残基の数の構造的特徴に関する第1値について、1つ以上の統計操作を実行して、前記変異体の第1特徴ベクトルを生成するステップであって、前記第1特徴ベクトルは、各前記構造的特徴に関する1つ以上の統計マトリクスの第1値を含むステップ;
前記変異体の分子特性に対する第1値を前記第1特徴ベクトルに割り当てるステップであって、前記第1特徴ベクトルおよび前記分子特性に対する第1値は、モデルのトレーニングデータの一部を形成し、前記トレーニングデータは、前記親タンパク質の複数の変異体に対する複数の特徴ベクトルおよび前記複数の変異体に対する前記分子特性の複数の値を含むステップ;
回帰モデルまたは分類モデルを用いて、前記トレーニングデータを用いて前記分子特性の値を予測するためのモデルのパラメータ数を生成するステップ;
修飾された前記親タンパク質の第2の修飾残基の数を示す新しい変異体の情報にアクセスして前記親タンパク質の新しい変異体を形成するステップ;
前記第2の修飾残基の数の構造的特徴に対する第2値を収集するステップ;
前記第2の修飾残基の数の構造的特徴について収集された前記第2値に関して1つ以上の統計的演算を実行して、各構造的特徴についての1つ以上の統計マトリクスの第2値を含む第2特徴ベクトルを生成するステップ;かつ、
前記第2特徴ベクトルにモデルを適用して、前記新しい変異体の分子特性の第2値を決定するステップ;
を含む、方法。 - さらに、前記変異体の構造モデルを用いて、前記第1の修飾された残基の数の構造的特徴の第1値を決定するステップ、を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記モデルが、前記トレーニングデータを入力として線形回帰手法を用いて生成される、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記モデルが、前記トレーニングデータを入力としてニューラルネットワークを学習することにより生成される、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記モデルの生成は、前記トレーニングデータの次元を減らすことを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記変異体の残基の構造的特徴の値を、前記残基に隣接する残基の多様性に関連して、以下の:
前記残基の距離内の疎水性残基の数を決定すること;
前記残基の距離内の酸性残基の数を決定すること;
前記残基の距離内の塩基性残基の数を決定すること;かつ
前記変異体の残基の距離内の中性残基の数を決定すること;
によって決定させる、方法であって、ここで、
前記距離は、前記変異体の三次構造に基づく、
請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記変異体が前記親タンパク質のアミノ酸を異なるアミノ酸で置換することにより形成される、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分子特性が、抗体融解温度、高分子量の比率、化学的非折り畳み挙動、溶解度、粘度、および凝集挙動からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- さらに、以下の:
前記変異体の表面への修飾残基の近接性に基づいて、溶媒に対する修飾残基のアクセシビリティを決定することにより、前記変異体の修飾残基の第1構造的特徴の第1値を決定すること;及び
親分子のpKa値に対する変異体のpKa値を決定することによって、前記修飾残基の第2構造的特徴の第2値を決定すること;
を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。 - 1つ以上の統計的測定基準が、合計、平均、標準偏差、スキュー、クルトシス、最小、最大、積、絶対値の対数の合計、および絶対値の対数の平均からなる群から選択される、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 親タンパク質の変異体の分子特性の値を予測するコンピューティングシステムであって、以下の:
1つ以上のプロセッサと
前記コンピューティングシステムを以下の:
前記変異体を生成するために修飾された前記親タンパク質の残基の配列における第1の修飾された残基の数を決定するステップ;
前記第1の修飾された残基の数及び前記変異体の前記分子特性に対する第1値を示す変異体情報を決定するステップ;
前記第1の修飾された残基の数の構造的特徴に対する第1値を収集するステップ;
収集された前記第1の修飾された残基の数の構造的特徴に関する第1値について、1つ以上の統計操作を実行して、前記変異体の第1特徴ベクトルを生成するステップであって、前記第1特徴ベクトルは、各前記構造的特徴に関する1つ以上の統計マトリクスの第1値を含むステップ;
前記変異体の分子特性に対する第1値を前記第1特徴ベクトルに割り当てるステップであって、前記第1特徴ベクトルおよび前記分子特性に対する第1値は、モデルのトレーニングデータの一部を形成し、前記トレーニングデータは、親タンパク質の複数の変異体に対する複数の特徴ベクトルおよび前記複数の変異体に対する前記分子特性の複数の値を含むステップ;
回帰モデルまたは分類モデルを用いて、前記トレーニングデータを用いて前記分子特性の値を予測するためのモデルのパラメータ数を生成するステップ;
修飾された前記親タンパク質の第2の修飾残基の数を示す新しい変異体の情報にアクセスして前記親タンパク質の新しい変異体を形成するステップ;
前記第2の修飾残基の数の構造的特徴に対する第2値を収集するステップ;
前記第2の修飾残基の数の構造的特徴について収集された前記第2値に関して1つ以上の統計的演算を実行して、各構造的特徴についての1つ以上の統計的マトリクスの第2値を含む第2特徴ベクトルを生成するステップ;かつ、
前記第2特徴ベクトルにモデルを適用して、前記新しい変異体の分子特性の第2値を決定するステップ;
のように制御するために前記1つ以上のプロセッサによって実行可能なコンピュータ実行可能命令を格納する1つ以上のコンピュータ可読記憶媒体;
を含む、コンピューティングシステム。 - 前記コンピュータ実行可能命令が、前記分子特性の値を予測するために前記構造的特徴のサブセットを識別するように前記コンピューティングシステムをさらに制御する、請求項11に記載のコンピューティングシステム。
- 前記構造的特徴は、電荷パッチまたは疎水性パッチへの残基の参加、隣接する残基のグループの多様性、残基の溶媒へのアクセシビリティ、領域/鎖のインターフェースへの近さ、二次構造環境、分子および変異体中の残基のサイズ、および分子および変異体中の残基の酸性度からなるグループから選択される、請求項11又は12に記載のコンピューティングシステム。
- 前記1つ以上の非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、前記1つ以上の処理ユニットによって実行されると、新しい変異体分子のために修飾された残基の数を生成するため、前記親タンパク質の残基に対する変化を示す入力を前記コンピューティングシステムに取得させる、追加のコンピュータ実行可能命令を格納する、請求項11~13のいずれか1項に記載のコンピューティングシステム。
- 前記1つ以上のコンピュータ可読記憶媒体は、前記1つ以上のプロセッサによって実行されると、前記コンピューティングシステムに、新しい変異体分子の各残基について、前記新しい変異体各々の残基が前記親タンパク質の対応する位置の残基に対して変化したかどうかを示す配列を含む前記新しい変異体の情報を生成させる、追加のコンピュータ実行可能命令を格納する、請求項14に記載のコンピューティングシステム。
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