旋转异构体文库及其使用方法技术

本发明专利技术提供了旋转异构体文库及其使用方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及蛋白质结构预测以及蛋白质建模和设计领域。
技术介绍
在前述说明书中引用若干出版物和专利文件以便更充分描述本专利技术所属领域的现状。每一项这些引用的公开内容通过引用结合到本文中。对蛋白质和蛋白质复合体的结构预测由来已久。由于该问题的复杂性，大部分的努力受限于方法的某些方面，例如远同源物的鉴定和序列结构比对(综述可参见 Dunbrack, R. L. (2006) Curr. Opin. Struct. Biol.，16 :374-384)、环结构预测(Fiser 等· (2000)Prot. Science,9 :1753-1773 ；Tosatto 等· (2002)Protein Eng. ,15 :279-286 ； Jacobson 等.(2004)Proteins,55 :351-367 ；Zhang 等.(2004)Protein Sci. ，13 391-399 ；Fernandez-Fuentes 等· (2005)Proteins,60 :746-57)和侧链构象预测(Mendes 等·(2001a) J. Comp. Aided. Mol. Design，15 :721-740 ；Xiang 和 Honig Q001) J. Mol. Biol.， 311:421-430 ；Desmet 等· (2002)Proteins,48 :31-43 ；Liang 和 Grishin(2002)Protein Sci.,11 :322-331 ；Canutescu 禾口 Dunbrack(2003)Protein Sci. , 12:963-972 ；Peterson 等· (2004) Protein Sci. ,13 :735-751 ；Xu, J. (2005) Rapid protein side-chain packing via tree decomposition，第9届国际计算分子生物学研究年度会议(RECOMB). 423-439)。 虽然蛋白质结构的从头开始(ab initio)预测对小蛋白已成为现实选择(Bradley 等· (2005) kience，309 :1868-1871 ;Wu 等.(2007) BMC Biol.，5 :17)，但仍存在的情况是当靶蛋白的同源结构可获得时才可获得最佳结构预测。同样，用于从小配体到蛋白质的从头开始停靠(Lorber 和 Shoichet (2005) Curr. Top. Med. Chem.，5 :739-749 ；MeiIer 和 Baker (2006)Proteins, 65 :538-548)和两个蛋白质的从头开始停靠(Fernandez-Recio 等· Q005)Proteins，60 :308-313 ;Schueler-Furman 等· Q005)Proteins，60 187-194.) 的程序是可获得的。蛋白质还可通过测定在特定环境中很可能折叠成为给定结构的序列而设计 (Jones(1994)Protein Eng. ,3 :567-574 ；Dahiyat 等.(1997)J.Mol. Biol. ,4 :789-796 ； Kortemme 等.Q004)Nat. Struct. Mol. Biol.，11 :371-379)。在蛋白质设计中，堆积、 疏水相互作用和氢键模式可通过在固定环境中对所给定固定主链的侧链构象进行取样 (sampling)而优化(例如另一蛋白质或配体或DNA)。本专利技术的具体方面是旋转异构体文库，其可限定为蛋白质侧链构象集合，在实验上测定的结构中所述构象由它们的平均二面角和它们的方差(variance)以及它们相关的观察频率给定。旋转异构体文库用于蛋白质结构预测和蛋白质设计的各个方面以对最可能的侧链构象进行取样和评分。专利技术概述本专利技术提供主链依赖性旋转异构体文库和制备所述文库的方法。在特定实施方案中，制备主链依赖性旋转异构体文库的方法包括(a)通过在适应核密度估计(adaptive kernel density estimate)中使用von Mises核测定作为主链二面角Φ禾口 Ψ函数的旋转异构体概率；(b)通过使用非参数核回归估计(non-parametric kernel regression estimate)测定x角平均值和方差；并且(c)通过使用对于侧链自由度的数据-适应核密度估计(data-adaptive kernel density estimate)和对于主链自由度的查询-依赖性 tlWiSi^if (query-dependent kernel density estimate) WiI^,-自由度的主链依赖性概率分布。在另一实施方案中，所述方法包括贝叶斯先验(Bayesian prior)，其包含对于其它自由度的χ r旋转异构体-主链依赖性密度估计和主链独立性条件概率的乘积(product)。在又一实施方案中，可在计算机的辅助下实施该方法并且可以任何所需方式(例如打印或显示)将结果输出给用户和/或储存于存储器中。在再一实施方案中，至少部分用于生成旋转异构体文库的数据集通过实验确定。依据本专利技术的另一方面，提供用于生成至少一条多肽的最优化结构的方法。在特定实施方案中，方法包括以下步骤(a)提供所述至少一条多肽的主链结构；(b)利用本专利技术的旋转异构体文库以对于所述多肽中的至少一个可变残基位置建立一组可能的旋转异构体；并且(C)分析步骤b)所得到的每一旋转异构体与所述多肽结构剩余部分的至少部分或全部的相互作用，从而生成至少一条多肽的至少一个氨基酸的侧链最优化结构。在特定实施方案中，所述方法包括步骤(a)中配体(例如蛋白质的或非蛋白质的配体)的坐标 (coordinate)并且在配体存在下得到的最优化多肽结构。在又一实施方案中，至少一个可变残基位置具有来自至少两条不同氨基酸侧链的旋转异构体。所述方法可用于确定用于结合(特别为增强的结合)配体或第二多肽的多肽的最佳氨基酸序列。可在计算机的辅助下实施该方法并且可以任何所需方式(例如打印或显示)将结果输出给用户和/或储存于存储器中。在又一实施方案中，可通过实验确定主链结构。在再一实施方案中，可通过实验测试最优化多肽与野生型或变异前的多肽相比的配体或第二多肽的受调结合。依据本专利技术的又一方面，提供用于测定第一多肽中的改变(alteration)是否调节所述第一多肽与第二多肽结合的方法。在特定实施方案中，所述方法包括(a)提供对于所述第一和第二多肽的氨基酸残基的结构坐标集合；(b)对所述第一和第二多肽之间的相互作用建模；(c)利用本专利技术的旋转异构体文库以对所述第一多肽中的至少一个可变残基位置建立一组可能的旋转异构体，从而产生限定经改变第一多肽的结构坐标集合；(d)对所述经改变的第一多肽和所述第二多肽的相互作用建模；并且(e)确定与所述第一多肽和所述第二多肽之间的相互作用相比，所述改变是否调节所述经改变的第一多肽和所述第二多肽之间的相互作用。在某些实施方案中，所述相互作用的调节是多肽的亲合力或结合亲和力的调节(例如提高)。在特定实施方案中，多肽之一是抗体并且另一蛋白质是抗原或表位，特别为由所述抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.04.20 US 61/1709081.生成主链依赖性旋转异构体文库的方法，所述旋转异构体文库包含对于氨基酸或其类似物组的容许旋转异构体组的构象，所述方法包括(a)通过在适应核密度估计中使用vonMises核确定作为Φ和Ψ的函数的旋转异构体概率；(b)通过使用非参数核回归估计测定χ角平均值和方差；并且(c)通过使用对于侧链自由度的数据-适应核密度估计和对于主链自由度的查询-依赖性核密度估计的组合，测定非-旋转异构体的自由度的主链依赖性概率分布。2.权利要求1的方法，还包括贝叶斯先验，其包括针对其它自由度的A主链依赖性密度估计和主链独立性条件概率的乘积。3.由权利要求1的方法生成的主链依赖性旋转异构体文库。4.用于生成至少一条多肽的最优化结构的方法，所述方法包括以下步骤(a)提供所述至少一条多肽的主链结构；(b)利用权利要求3的所述旋转异构体文库以对于所述多肽中的至少一个可变残基位置建立一组可能旋转异构体；并且(c)分析步骤b)所得到的每一旋转异构体与所述多肽结构剩余部分的至少部分或全部的相互作用，从而生成所述至少一条多肽的侧链的最优化结构。5.权利要求4的方法，其中步骤a)还包括辅因子的配体坐标并且在所述配体或辅因子存在下得到所述多肽的最优化结构。6.权利要求5的方法，其中所述配体或辅因子是非蛋白质的。7.权利要求4的方法，其中至少一个可...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·邓布拉克，M·沙波瓦洛夫，
申请(专利权)人：福克斯契思癌症中心，
类型：发明
国别省市：