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特表2024-536750ポリペプチド鎖の折り畳み軌跡を改変し、折り畳みを促進するためのシステムおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-08
(54)【発明の名称】ポリペプチド鎖の折り畳み軌跡を改変し、折り畳みを促進するためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
G16C 20/00 20190101AFI20241001BHJP
【ＦＩ】
G16C20/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024516370
(86)(22)【出願日】2022-09-15
(85)【翻訳文提出日】2024-05-09
(86)【国際出願番号】 US2022043644
(87)【国際公開番号】W WO2023043911
(87)【国際公開日】2023-03-23
(31)【優先権主張番号】63/244,262
(32)【優先日】2021-09-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＰＹＴＨＯＮ
２．ＯＰＥＲＡ
(71)【出願人】
【識別番号】524094505
【氏名又は名称】ストレニック エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ソロキナ、イリーナ、ニコラエヴナ
(57)【要約】
本発明は、折り畳み軌跡を改変し、ポリペプチド鎖の天然、非天然、または人工の立体配座への折り畳みを促進するためのペプチド操作システムおよび方法に関する。本発明は、ペプチド骨格に沿った複数の位置で移動制限および／または方向回転を適用することを含む。適用される移動制限および／または方向回転は、ペプチド骨格の異なる部分のねじれまたは他の立体配座変化を達成し、それによってペプチド折り畳み軌跡を改変し、ペプチド折り畳みを促進するのに十分である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
折り畳み軌跡を改変し、ポリペプチド鎖の天然、非天然、または人工の立体配座への折り畳みを促進するためのシステムであって、少なくとも１つのコンピューティングプロセッサと；
メモリであって、前記少なくとも１つのコンピューティングプロセッサによって実行されたとき、前記コンピューティングシステムが
ペプチド骨格の少なくとも１つの第１の部分の回転を防止する少なくとも１つの第１の移動制限を適用することを可能にし；
前記ペプチド骨格の少なくとも１つの第２の部分に少なくとも１つの第１の方向回転を適用することを可能にし、前記第１の方向回転と前記第１の移動制限とが同時に適用され；
適用された前記第１の移動制限および前記第１の方向回転を除去することを可能にし；
ペプチド骨格の少なくとも１つの第３の部分の回転を防止する少なくとも１つの第２の移動制限を適用することを可能にし；ならびに
前記ペプチド骨格の少なくとも１つの第４の部分に少なくとも１つの第２の方向回転を適用することを可能にし、前記第２の方向回転と前記第２の移動制限とが同時に適用される
命令を含むメモリと
を備える、システム。
【請求項2】
適用された前記移動制限および前記方向回転が、前記ペプチド骨格のねじれおよび前記ポリペプチド鎖の立体配座の変化の少なくとも１つを引き起こす、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記少なくとも１つの第１の移動制限を適用することが、前記ペプチド骨格に沿った第１の位置で力およびトルクの少なくとも１つを適用することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記少なくとも１つの第１の方向回転を適用することが、前記ペプチド骨格に沿った第２の位置で力およびトルクの少なくとも１つを適用することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記方向回転および移動制限を適用することが、コンピュータシミュレーションの一部としてインシリコで実施される、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記方向回転および移動制限を適用することが、インビトロで実施される、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記方向回転を適用することが、機械的回転力の付加により、確立された力場を増強することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記方向回転が、前記ペプチド骨格のＮ末端アミノ酸、Ｃ末端アミノ酸、および任意の他のアミノ酸の少なくとも１つに適用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記移動制限が、前記ペプチド骨格のＮ末端アミノ酸、Ｃ末端アミノ酸、および任意の他のアミノ酸の少なくとも１つに適用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記方向回転を適用することが、電気力、磁力、機械力、および他の力の少なくとも１つを適用することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
前記移動制限を適用することが、前記ペプチド骨格内のアミノ酸、前記ペプチド骨格内の原子、ペプチド側鎖の原子、およびペプチドに強く結合した実体内の原子の少なくとも１つに共有結合特性および非共有結合特性の少なくとも１つを適用することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項12】
前記移動制限を適用することが、ペプチドが位置する溶媒の温度、化学組成、および粘度の少なくとも１つを改変することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項13】
折り畳み軌跡を改変し、ポリペプチド鎖の天然、非天然、または人工の立体配座への折り畳みを促進するためのシステムであって、前記ポリペプチド鎖を物理的に操作するように構成された少なくとも１つのペプチドマニピュレータであって、
ペプチド骨格の少なくとも１つの第１の部分の回転または他の移動の少なくとも１つを防止する少なくとも１つの第１の移動制限を適用するように構成され；
前記ペプチド骨格の少なくとも１つの第２の部分に少なくとも１つの第１の方向回転または他の移動を適用するように構成され、前記第１の方向回転または前記他の移動および前記第１の移動制限が同時に適用され；
適用された前記第１の移動制限および前記第１の方向回転または前記他の移動を除去するように構成され；
ペプチド骨格の少なくとも１つの第３の部分の回転または他の移動を防止する少なくとも１つの第２の移動制限を適用するように構成され；ならびに
前記ペプチド骨格の少なくとも１つの第４の部分に少なくとも１つの第２の方向回転または他の移動を適用するように構成され、前記第２の方向回転または前記他の移動および前記第２の移動制限が同時に適用される、
ペプチドマニピュレータを備える、システム。
【請求項14】
前記ポリペプチドマニピュレータが、光学ピンセット、磁気ピンセット、磁気ビーズ、電磁石、圧電デバイス、および圧電音響デバイスの少なくとも１つを使用して、移動制限および方向回転または他の移動を適用するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
折り畳み軌跡を改変し、ポリペプチド鎖の天然、非天然、または人工の立体配座への折り畳みを促進するための方法であって、ペプチド骨格の少なくとも１つの第１の部分の回転または他の移動を防止する少なくとも１つの第１の移動制限を適用することを含み；
前記ペプチド骨格の少なくとも１つの第２の部分に少なくとも１つの第１の方向回転を適用することを含み、前記第１の方向回転または前記他の移動および前記第１の移動制限が同時に適用され；
適用された前記第１の移動制限および前記第１の方向回転または前記他の移動を除去することを含み；
ペプチド骨格の少なくとも１つの第３の部分の回転または他の移動を防止する少なくとも１つの第２の移動制限を適用することを含み；ならびに
前記ペプチド骨格の少なくとも１つの第４の部分に少なくとも１つの第２の方向回転を適用することを含み、前記第２の方向回転または前記他の移動および前記第２の移動制限が同時に適用される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
タンパク質はインビボで頑強に再現性よく折り畳まれるが、多くは細胞成分から単離してインビトロで折り畳むことができない。インビトロまたはインビボのいずれかのタンパク質の天然の立体配座への経路は、ほとんど未知のままである。インビボでのタンパク質折り畳みの最も一般的に認められている機構は、折り畳みが熱力学によって、特にギブスの自由エネルギーの減少のみによって駆動されることである。しかしながら、インビトロおよびインシリコでタンパク質折り畳みをシミュレートするために、支援されない自発的なタンパク質折り畳みのモデルに基づいてアプローチを適用しようとする試みは、大部分のタンパク質またはポリペプチド鎖について正確で信頼性があり再現性のある折り畳み結果をもたらしていない。
【0002】
直接的な機械的操作を介してタンパク質折り畳みを促進および／またはシミュレートするための公知のシステムおよび方法は現在のところ存在しない。むしろ、上述したように、既存のモデルは、折り畳みを補助する外部エネルギー源なしで折り畳みが自発的に起こるという原理に依存している。多くのアプローチはまた、ポリペプチド骨格が自由に接合された鎖として振る舞うという基本的な仮定に依存する。
【0003】
折り畳み軌跡を増強し、天然、非天然および／または人工の安定な折り畳み立体配座へのポリペプチド鎖折り畳みを促進することができる、インビトロおよびインシリコでのタンパク質折り畳みを促進する改善されたアプローチが必要とされている。また、タンパク質折り畳みが自発的な外部エネルギーに依存しないプロセスではない可能性があり、外力がタンパク質折り畳みに役割を果たす可能性があり、タンパク質が折り畳みプロセス中に自由に接合された鎖として振る舞わない可能性があるという問題に対処するアプローチも必要とされている。
【発明の概要】
【0004】
本発明は、インビボおよび／またはインビトロでのタンパク質折り畳みをモデル化および／または促進するために、インビトロおよびインシリコでのペプチド骨格の直接操作に依存するタンパク質折り畳みのシステムおよび方法を作成することによってこれらの制限を克服する。本発明は、ポリペプチド骨格の全部または少なくとも一部が自由に接合された鎖として振る舞うのを防止することができるようにポリペプチド骨格を操作することを可能にする方法で適用することができる、拘束力および回転力などの外力をポリペプチド鎖に適用することによって現実的なタンパク質折り畳み経路を達成することができる改善されたタンパク質折り畳みシミュレーションおよびインビトロ折り畳みプロトコルを提供する。
【0005】
添付の図面は、いくつかの実施形態を示し、説明と共に、実施形態による本発明の原理を説明するのに役立つ。図面に示された特定の構成は単なる例示であり、決して本発明または本明細書の特許請求の範囲を限定するものと見なされるべきではないことが当業者によって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本発明の例示的な実施形態による、ポリペプチド鎖の折り畳みを促進するためのシステムを示す。
【図2】本発明の例示的な実施形態による、ポリペプチド鎖の折り畳みを促進するための例示的なプロセスを示す。
【図3】本発明の例示的な実施形態による、ポリペプチド鎖の折り畳みを促進するための例示的なプロセスを示す。
【図4】本発明の開示の一実施形態をサポートするコンピューティングアーキテクチャの一実施形態を示す。
【図5】本発明の開示の一実施形態をサポートするシステムアーキテクチャの構成要素を示す。
【図6】本発明の開示の一実施形態をサポートするコンピューティングデバイスの構成要素を示す。
【図7】本発明の開示の一実施形態をサポートするコンピューティングデバイスの構成要素を示す。
【図8】本発明の一実施形態による分子動力学シミュレーションに使用される例示的なペプチドおよびそれらの対応する特性を示す。
【図9】本発明の一実施形態によるエネルギー依存性ペプチド折り畳みプロトコルの概略図を示す。
【図10】本発明の一実施形態による様々な分子動力学シミュレーションに関連する例示的なペプチドの折り畳み速度を示す。
【図11】本発明の一実施形態によるポリペプチド骨格の異なる方向回転に関連する例示的なペプチドの例示的な折り畳み特性を示す。
【図12】本発明の一実施形態による、適用された移動制限および／または方向回転に関連する例示的なペプチドの例示的な折り畳み特性を示す。
【図13】本発明の一実施形態による、適用された移動制限および／または方向回転に関連する例示的なペプチドの例示的な折り畳み特性を示す。
【図14】本発明の一実施形態による、適用された移動制限および／または方向回転に関連する例示的なペプチドの例示的な折り畳み特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本明細書に記載の本発明のシステムおよび方法（以下、より単純に「システム」または「方法」と呼ばれることがある）は、直接操作によってポリペプチド鎖を操作することによってタンパク質折り畳み結果を有意に改善する。具体的には、本発明のシステムは、ポリペプチド骨格に沿った様々な位置で拘束力および／または回転力を適用して、ポリペプチド鎖の立体配座のねじれまたは他の変化の少なくとも１つを作り出し、経時的に立体配座のねじれまたは他の変化の様々な反復を実施し、ポリペプチド鎖の制御された解放を提供して、天然、非天然および／または人工の立体配座への折り畳みを可能にする。本明細書に記載の本発明のシステムは、タンパク質折り畳みシミュレーションまたはインビトロタンパク質折り畳みプロトコルに以前に実施されていない、新しい因子をタンパク質折り畳み機構に組み込むアプローチを提供する。
【0008】
本出願では、１つまたは複数の異なる実施形態が説明され得る。本発明は、各実施形態で個別に、または開示された実施形態の任意の組み合わせで実施することができる。さらに、本明細書に記載の実施形態の１つまたは複数について、多数の代替的な構成が説明され得るが、これらは例示のみを目的として提示されており、本明細書に含まれる実施形態または本明細書に提示される特許請求の範囲を決して限定するものではないことを理解されたい。本開示から容易に明らかであり得るように、１つまたは複数の構成は、多数の実施形態に広く適用可能であり得る。一般に、当業者が実施形態の１つまたは複数を実施することを可能にするために十分に詳細に構成が説明されているが、他の構成が利用されてもよく、構造的、論理的、ソフトウェア的、物理的、および他の変更が実施形態の範囲から逸脱することなく行われてもよいことを理解されたい。本明細書に記載の実施形態の１つまたは複数の特定の特徴は、本開示の一部を形成し、例示として、態様の１つまたは複数の特定の構成が示されている１つまたは複数の特定の実施形態または図を参照して説明され得る。しかしながら、そのような特徴は、それらが記載されている１つまたは複数の特定の実施形態または図における使用に限定されないことを理解されたい。本開示は、１つまたは複数の実施形態のすべての構成の文字通りの説明でも、すべての構成に存在しなければならない１つまたは複数の実施形態の特徴のリストでもない。
【0009】
本特許出願で提供されるセクションの見出しおよび本特許出願の表題は、便宜上のものにすぎず、決して本開示を限定するものと解釈されるべきではない。
【0010】
互いに通信しているデバイスは、特に明記しない限り、互いに連続して通信している必要はない。さらに、互いに通信しているデバイスは、論理的または物理的な１つまたは複数の通信手段または媒介を介して直接的または間接的に通信することができる。
【0011】
互いに通信するいくつかの構成要素を有する態様の説明は、そのような構成要素のすべてが必要であることを意味するものではない。逆に、多種多様な可能な実施形態を示すために、および１つまたは複数の実施形態をより完全に示すために、様々な任意選択の構成要素が説明され得る。同様に、プロセスステップ、方法ステップ、アルゴリズムなどは連続した順序で説明され得るが、そのようなプロセス、方法およびアルゴリズムは、特に逆のことが述べられていない限り、一般に、交互の順序で動作するように構成することができる。言い換えれば、本特許出願に記載され得るステップの任意の連続または順序は、それ自体では、ステップがその順序で実施されるという要件を示さない。記載されたプロセスのステップは、実用的な任意の順序で実施されてもよい。さらに、いくつかのステップは、（例えば、一方のステップが他方のステップの後に記載されているため）非同時に発生するものとして記載または暗示されているにもかかわらず、同時に実施されてもよい。さらに、図面におけるその描写によるプロセスの例示は、例示されたプロセスが他の変形および修正を排除することを意味せず、例示されたプロセスまたはそのステップのいずれかが実施形態の１つまたは複数に必要であることを意味せず、例示されたプロセスが好ましいことを意味しない。また、ステップは、一般に、態様ごとに１回説明されるが、これは、それらが１回行われなければならないこと、またはプロセス、方法もしくはアルゴリズムが行われるかもしくは実行されるたびに１回だけ行われ得ることを意味しない。いくつかのステップは、いくつかの実施形態またはいくつかの事例では省略されてもよく、またはいくつかのステップは、所与の態様または事例で２回以上実行されてもよい。
【0012】
本明細書に単一のデバイスまたは物品が記載されている場合、単一のデバイスまたは物品の代わりに２つ以上のデバイスまたは物品が使用され得ることは容易に明らかであろう。同様に、本明細書に２つ以上のデバイスまたは物品が記載されている場合、２つ以上のデバイスまたは物品の代わりに単一のデバイスまたは物品が使用され得ることは容易に明らかであろう。
【0013】
デバイスの機能または特徴は、代替的に、そのような機能または特徴を有するものとして明示的に記載されていない１つまたは複数の他のデバイスによって具現化されてもよい。したがって、他の実施形態は、デバイス自体を含む必要はない。
【0014】
本明細書に記載または参照される技術および機構は、明確にするために単数形で記載されることがある。しかしながら、特定の実施形態は、特に明記しない限り、技術の複数の反復または機構の複数のインスタンス化を含むことができることを理解されたい。図中のプロセス記述またはブロックは、インシリコまたはインビトロタンパク質操作に適用され得るプロセスにおける特定の論理機能またはステップを実施するための１つまたは複数の実行可能命令を含むコードのモジュール、セグメントまたは部分を表すものとして理解されるべきである。しかしながら、インビトロの適用は、図中のプロセス記述またはブロックによる手動操作、コンピュータ実行可能命令（例えば、ロボットマニピュレータを制御するための命令）を介したコンピュータ実装もしくは支援操作、または手動操作とコンピュータ実装操作との組み合わせのみを含み得る。当業者によって理解されるように、例えば、関連する機能に応じて、実質的に同時または逆の順序を含む、図示または説明された順序とは異なる順序で機能が実行され得る代替の実装形態が、様々な実施形態の範囲内に含まれる。
【0015】
添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成の説明として意図され、本明細書に記載される概念が実施され得る唯一の構成を表すことを意図するものではない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供する目的のために特定の詳細を含む。しかしながら、これらの具体的な詳細なしでこれらの概念が実施され得ることが、当業者には明らかであろう。いくつかの例では、そのような概念を不明瞭にすることを回避するために、周知の構造および構成要素がブロック図形式で示されている。
【0016】
図１は、一実施形態によるポリペプチド操作システム１００の例示的な実施形態を示す。このシステムは、ユーザデバイス１０１と、ポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２と、データストア１０３と、データ取得システム１０５と、ポリペプチドデータベース１０４と、様々なシステムが通信および対話するネットワーク１５０とを含む。本明細書に記載の様々な構成要素は例示的なものであり、例示のみを目的としており、当業者には明らかなように、様々な構成要素の任意の組み合わせまたは部分的組み合わせを使用することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって容易に理解されるように、他のシステム、インターフェース、モジュール、エンジン、データベースなどを使用することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、同じ機能を達成するために、任意のシステム、インターフェース、モジュール、エンジン、データベースなどは、複数のそのような要素に分割することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、同じ機能を達成するために、任意のシステム、インターフェース、モジュール、エンジン、データベースなどは、組み合わせるか、またはより少ないそのような要素に統合することができる。本明細書で説明する構成要素のすべての機能は、手動で開始されてもよく、またはアクションをトリガするのに必要な基準が満たされたときに自動的に開始されてもよい。
【0017】
ユーザデバイス１０１は、ネットワーク１５０を介してポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２ならびにデータストア１０３と通信するために使用することができる。ユーザデバイス１０１は、ユーザが、操作される１つまたは複数のポリペプチド鎖を指定または選択することを可能にするように、機能することができる。一実施形態では、これは、ユーザデバイス１０１を使用して１つまたは複数のポリペプチド配列を入力し、そのような配列をポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２に送信することを含み得る。一実施形態では、ユーザデバイス１０１を使用して、データストア１０３に格納された、またはポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２に格納されたポリペプチド鎖のリストから、１つまたは複数のポリペプチド鎖を選択することができる。ポリペプチド鎖のリストは、一般的な天然タンパク質配列、および／または人工配列、および／または一般的により大きなポリペプチド鎖を構成するポリペプチド鎖などのより小さなポリペプチド鎖を含み得る。ユーザデバイス１０１はまた、ポリペプチド操作のための設定および選好、例えばポリペプチド操作から生じる標的中間体または最終立体配座、操作パラメータ、例えば力および他のパラメータ、例えばポリペプチド操作で使用される図２に関して後述するパラメータなどを通信するために使用され得る。一実施形態では、ユーザデバイス１０１は、カスタム設定およびパラメータを通信することができる。一実施形態では、ユーザデバイス１０１を使用して、データストア１０３に格納された、またはポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２に格納された設定およびパラメータのリストから設定およびパラメータを選択することができる。
【0018】
ポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２は、設定およびパラメータのセットに基づいて、１つまたは複数のポリペプチド配列を操作する。これらの設定およびパラメータは、ポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２内で規定されたプリセット設定およびパラメータ、ユーザデバイス１０１から受信した設定およびパラメータ、および／またはデータストア１０３から受信した設定およびパラメータであってもよい。ポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２はまた、操作される１つまたは複数のポリペプチド鎖を指定する入力を受信することができる。これは、カスタム配列の形態でユーザデバイス１０１から１つまたは複数の特定のポリペプチド配列を受信すること、および／または上記のリストから１つまたは複数のポリペプチド配列を選択することを含み得る。一実施形態では、ポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２は、受信したアミノ酸配列などの受信した入力に基づいてポリペプチド鎖を生成する。
【0019】
一実施形態では、ポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２は、インシリコでポリペプチド操作を実施するためのサーバまたはクラウドベースのソフトウェアアプリケーションであり得る。一実施形態では、ポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２は、ユーザデバイス１０１にインストールされ実行されるローカルアプリケーションの形態をとることができる。一実施形態では、ポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２は、インビトロでポリペプチドを操作するための様々な構成要素を含み得る。そのような構成要素には、機械力、電気力および／または磁力を適用するためのマニピュレータが含まれ得る。いくつかの例示的な構成要素としては、１つまたは複数のロボットアームおよびエンドエフェクタ、共有結合、非共有結合および／または親和性タンパク質固定化のための様々な固相などの構成要素、分子ピンセット、レーザ、ナノデバイス、マイクロ流体デバイス、電磁場発生器などが挙げられ、これらは別々にまたはロボットアーム上の１つまたは複数のエンドエフェクタとして使用することができる。
【0020】
データストア１０３は、所与のポリペプチド操作に使用される操作設定およびパラメータを格納することができる。データストア１０３は、結果として生じる立体配座、ならびに操作および立体配座変化のビデオなどの操作の結果を格納することができる。例えば、これらに限定されないが、以下の図２で説明するパラメータなどの他のパラメータのうち、適用された力およびそれらのタイミングが、データストア１０３に格納されてもよい。加えて、または代替として、結果として生じるポリペプチド操作および結果として生じる折り畳みのビデオなど、特定の操作の結果も格納され得る。一実施形態では、データストア１０３はまた、ユーザデバイス１０１またはポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２に一体化されてもよい。データストアはまた、操作され得るか、または操作されるより大きなポリペプチド鎖を構築するために使用され得るペプチド鎖のリストを格納することができる。データストア１０３はまた、ポリペプチド鎖操作を実施するためにユーザが選択することができる設定およびパラメータのリストを格納することができる。これは、一般的な操作設定およびパラメータのプリセットのリストを含むことができるか、またはカスタム作成されたプリセットのリストを含むことができる。一実施形態では、データストア１０３は、インシリコでポリペプチド操作をシミュレートするための設定およびパラメータを格納することができる。一実施形態では、データストア１０３は、ポリペプチド鎖を操作するために、インビトロポリペプチド操作を実施するための設定およびパラメータ、例えばロボットデバイスおよびエンドエフェクタを制御するための設定およびパラメータ、ならびに／またはポリペプチドの立体配座の変化をリアルタイムで監視するための設定およびパラメータを格納することができる。データストア１０３はまた、インビトロでポリペプチド折り畳みの立体配座の変化を監視するために収集されたリアルタイムデータを格納することができる。そのようなリアルタイム監視の例としては、蛍光、円偏光二色性、および核磁気共鳴スペクトルが挙げられるが、これらに限定されない。
【0021】
ポリペプチドデータベース１０４は、複数のポリペプチドおよび／またはタンパク質構造、折り畳み立体配座、および／または折り畳み軌跡に関連するデータを含み得る。ポリペプチドデータベース１０４は、複数の既知のタンパク質および／またはポリペプチド鎖に関連するデータを含み得る。ポリペプチドデータベース１０４は、天然に存在するタンパク質、人工タンパク質、誤って折り畳まれたタンパク質立体配座などを含むがこれらに限定されない、タンパク質および／またはポリペプチドに関連する新しいデータが利用可能になるにつれて、経時的に更新され得る。一態様では、ポリペプチドデータベース１０４からのデータは、以下により詳細に記載されるように、ペプチド骨格操作に関連する結果測定値を演算する際に使用するためにポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２に提供される。
【0022】
クライアントデバイス１０１は、一般に、ネットワーク１５０を介して（例えば、リモートで）通信するための機能を含むコンピュータまたはコンピューティングデバイスを含む。クライアントデバイス１０１からデータを収集することができ、各クライアントデバイス１０１からデータ要求を開始することができる。クライアントデバイス１０１は、他の適切なコンピューティングデバイスの中でも、サーバ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、車載または車外ナビゲーションシステム、スマートフォンまたは他のセルラーもしくはモバイルフォン、またはモバイルゲームデバイスであってもよい。クライアントデバイス１０１は、ユーザデータを提出するために、またはネットワーク１５０を介して予測クエリを作成するために、ウェブブラウザ（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｘｐｌｏｒｅｒ、Ｍｏｚｉｌｌａ Ｆｉｒｅｆｏｘ、Ａｐｐｌｅ Ｓａｆａｒｉ、Ｇｏｏｇｌｅ ＣｈｒｏｍｅおよびＯｐｅｒａなど）または専用アプリケーションなどの１つまたは複数のクライアントアプリケーションを実行することができる。
【0023】
特定の実施形態では、各ユーザデバイス１０１は、ハードウェア、ソフトウェア、もしくは埋め込み論理構成要素、または２つ以上のそのような構成要素の組み合わせを含み、ユーザデバイス１０１によって実装またはサポートされる適切な機能を行うことができる電子デバイスであってもよい。例えば、限定ではないが、ユーザデバイス１０１は、デスクトップコンピュータシステム、ノートブックコンピュータシステム、ネットブックコンピュータシステム、ハンドヘルド電子デバイス、または携帯電話であってもよい。本開示は、任意のユーザデバイス１０１を企図する。ユーザデバイス１０１は、ユーザデバイス１０１のネットワークユーザがネットワーク１５０にアクセスすることを可能にすることができる。ユーザデバイス１０１は、そのユーザが他のユーザデバイス１０１の他のユーザと通信することを可能にすることができる。
【0024】
ユーザデバイス１０１は、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ ＩＮＴＥＲＮＥＴ ＥＸＰＬＯＲＥＲ、ＧＯＯＧＬＥ ＣＨＲＯＭＥまたはＭＯＺＩＬＬＡ ＦＩＲＥＦＯＸなどのウェブブラウザを有することができ、１つまたは複数のアドオン、プラグイン、またはＴＯＯＬＢＡＲもしくはＹＡＨＯＯ ＴＯＯＬＢＡＲなどの他の拡張機能を有することができる。ユーザデバイス１０１は、ユーザが、ウェブブラウザをサーバに導くユニフォームリソースロケータ（ＵＲＬ）または他のアドレスを入力することを可能にすることができ、ウェブブラウザは、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）要求を生成し、そのＨＴＴＰ要求をサーバに通信することができる。サーバは、ＨＴＴＰ要求を受け入れ、ＨＴＴＰ要求に応答して１つまたは複数のハイパーテキストマークアップ言語（ＨＴＭＬ）ファイルをユーザデバイス１０１に通信することができる。ユーザデバイス１０１は、ユーザに提示するためにサーバからのＨＴＭＬファイルに基づいてウェブページをレンダリングすることができる。本開示は、任意の適切なウェブページファイルを企図する。限定ではなく、例として、ウェブページは、特定の必要に応じて、ＨＴＭＬファイル、拡張可能ハイパーテキストマークアップ言語（ＸＨＴＭＬ）ファイル、または拡張可能マークアップ言語（ＸＭＬ）ファイルからレンダリングすることができる。そのようなページはまた、例えば、限定ではないが、ＪＡＶＡＳＣＲＩＰＴ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ ＳＩＬＶＥＲＬＩＧＨＴ、マークアップ言語とＡＪＡＸ（非同期ＪＡＶＡＳＣＲＩＰＴ（登録商標）とＸＭＬ）などのスクリプトとの組み合わせなどで書かれたスクリプトなどのスクリプトを実行することもできる。本明細書では、ウェブページへの参照は、適切な場合には、１つまたは複数の対応するウェブページファイル（ブラウザがウェブページをレンダリングするために使用することができる）を包含し、その逆も同様である。
【0025】
ユーザデバイス１０１はまた、ユーザデバイス１０１にロードされるアプリケーションを含むことができる。アプリケーションは、ネットワーク１５０からデータを取得し、それをアプリケーション５３３インターフェース内でユーザに表示する。
【0026】
例示的なユーザデバイスは、本明細書で提供される後続の図のいくつかに示されている。本開示は、任意の適切な物理的形態をとるコンピューティングシステムを含む、任意の適切な数のユーザデバイスを企図する。限定ではなく、例として、コンピューティングシステムは、埋め込みコンピュータシステム、システムオンチップ（ＳＯＣ）、シングルボードコンピュータシステム（ＳＢＣ）（例えば、コンピュータオンモジュール（ＣＯＭ）またはシステムオンモジュール（ＳＯＭ））、デスクトップコンピュータシステム、ラップトップもしくはノートブックコンピュータシステム、インタラクティブキオスク、メインフレーム、コンピュータシステムのメッシュ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、サーバ、またはこれらの２つ以上の組み合わせであってもよい。適切な場合には、コンピューティングシステムは、１つまたは複数のコンピュータシステムを含んでもよく；単一であるかまたは分散していてもよく；複数の場所にまたがってもよく；複数の機械にまたがってもよく；１つまたは複数のネットワーク内の１つまたは複数のクラウド構成要素を含み得るクラウド内に常駐してもよい。適切な場合には、１つまたは複数のコンピューティングシステムは、本明細書に記載または図示された１つまたは複数の方法の１つまたは複数のステップを実質的な空間的または時間的制限なしに実施することができる。限定ではなく、例として、１つまたは複数のコンピューティングシステムは、本明細書に記載または図示された１つまたは複数の方法の１つまたは複数のステップをリアルタイムまたはバッチモードで実施することができる。１つまたは複数のコンピューティングシステムは、適切な場合には、本明細書に記載または図示された１つまたは複数の方法の１つまたは複数のステップを異なる時間または異なる場所で実施することができる。
【0027】
ネットワーククラウド１５０は、一般に、図１に示す様々な構成要素（当業者には容易に理解されるように、本明細書に記載のシステムを実行するために必要であり得る他の構成要素を含む）が経由するネットワークまたはネットワークの集合（例えば、インターネットもしくは企業イントラネット、またはその両方の組み合わせ）を表す。特定の実施形態では、ネットワーク１５０は、イントラネット、エクストラネット、仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、インターネットの一部、もしくは別のネットワーク１５０、または２つ以上のそのようなネットワーク１５０の組み合わせである。１つまたは複数のリンクは、本明細書に記載のシステムおよびデータベースをネットワーク１５０に接続する。特定の実施形態では、１つまたは複数のリンクはそれぞれ、１つまたは複数の有線、無線、または光リンクを含む。特定の実施形態では、１つまたは複数のリンクはそれぞれ、イントラネット、エクストラネット、ＶＰＮ、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、ＷＡＮ、ＭＡＮ、インターネットの一部、もしくは別のリンク、または２つ以上のそのようなリンクの組み合わせを含む。本開示は、任意の適切なネットワーク１５０、ならびに本明細書に記載の様々なシステムおよびデータベースを接続するための任意の適切なリンクを企図する。
【0028】
ネットワーク１５０は、本明細書で説明または参照される様々なシステムおよびコンピューティングデバイスを接続する。特定の実施形態では、ネットワーク１５０は、イントラネット、エクストラネット、仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、インターネットの一部、もしくは別のネットワーク４２１、または２つ以上のそのようなネットワーク１５０の組み合わせである。本開示は、任意の適切なネットワーク１５０を企図する。
【0029】
１つまたは複数のリンクは、１つまたは複数のシステム、エンジン、またはデバイスをネットワーク１５０に結合する。特定の実施形態では、１つまたは複数のリンクはそれぞれ、１つまたは複数の有線、無線、または光リンクを含む。特定の実施形態では、１つまたは複数のリンクはそれぞれ、イントラネット、エクストラネット、ＶＰＮ、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、ＷＡＮ、ＭＡＮ、インターネットの一部、もしくは別のリンク、または２つ以上のそのようなリンクの組み合わせを含む。本開示は、１つまたは複数のシステム、エンジン、またはデバイスをネットワーク１５０に結合する任意の適切なリンクを企図する。
【0030】
特定の実施形態では、各システムまたはエンジンは、単一のサーバであってもよく、複数のコンピュータまたは複数のデータセンタにまたがる分散サーバであってもよい。システム、エンジン、またはモジュールは、例えば、限定ではないが、ウェブサーバ、ニュースサーバ、メールサーバ、メッセージサーバ、広告サーバ、ファイルサーバ、アプリケーションサーバ、交換サーバ、データベースサーバ、またはプロキシサーバなどの様々なタイプのものであってもよい。特定の実施形態では、各システム、エンジン、またはモジュールは、それぞれのサーバによって実装またはサポートされる適切な機能を行うためのハードウェア、ソフトウェア、もしくは埋め込み論理構成要素、または２つ以上のそのような構成要素の組み合わせを含むことができる。例えば、ウェブサーバは、一般に、ウェブページまたはウェブページの特定の要素を含むウェブサイトをホストすることができる。より具体的には、ウェブサーバは、ＨＴＭＬファイルもしくは他のファイルタイプをホストすることができるか、または要求に応じてファイルを動的に作成もしくは構成し、クライアントデバイスもしくは他のデバイスからのＨＴＴＰもしくは他の要求に応答してクライアントデバイスもしくは他のデバイスにそれらを通信することができる。メールサーバは、一般に、様々なクライアントデバイスまたは他のデバイスに電子メールサービスを提供することができる。データベースサーバは、一般に、１つまたは複数のデータストアに格納されたデータを管理するためのインターフェースを提供することができる。
【0031】
特定の実施形態では、１つまたは複数のデータストレージは、１つまたは複数のリンクを介して１つまたは複数のサーバに通信可能にリンクされてもよい。特定の実施形態では、データストレージを使用して、様々なタイプの情報を格納することができる。特定の実施形態では、データストレージに格納された情報は、特定のデータ構造に従って編成することができる。特定の実施形態では、各データストレージは、リレーショナルデータベースであってもよい。特定の実施形態は、サーバまたはクライアントがデータストレージに格納された情報を管理、例えば、検索、修正、追加、または削除することを可能にするインターフェースを提供することができる。
【0032】
システムはまた、図１には示されていないが、当業者には容易に明らかであろう他のサブシステムおよびデータベースを含んでもよい。例えば、システムは、データを格納し、特徴を格納し、結果（トレーニングセット）を格納し、モデルを格納するためのデータベースを含むことができる。本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって容易に理解されるように、他のデータベースおよびシステムを追加または削除することができる。
【0033】
図２は、ポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２の例示的な実施形態を示す。システム１０２は、ユーザ入力インターフェース２０１と、シミュレーションエンジン２０４と、出力制御インターフェース２０６と、データ取得インターフェース２０３と、ポリペプチドデータベースインターフェース２０２と、結果測定エンジン２０５とを備える。本明細書に記載の様々な構成要素は例示的なものであり、例示のみを目的としており、当業者には明らかなように、様々な構成要素の任意の組み合わせまたは部分的組み合わせを使用することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって容易に理解されるように、他のシステム、インターフェース、モジュール、エンジン、データベースなどを使用することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、同じ機能を達成するために、任意のシステム、インターフェース、モジュール、エンジン、データベースなどは、複数のそのような要素に分割することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、同じ機能を達成するために、任意のシステム、インターフェース、モジュール、エンジン、データベースなどは、組み合わせるか、またはより少ないそのような要素に統合することができる。本明細書で説明する構成要素のすべての機能は、手動で開始されてもよく、またはアクションをトリガするのに必要な基準が満たされたときに自動的に開始されてもよい。一態様では、図２のシステム１０２は、図３に関連して説明される例示的なプロセスを使用するように動作可能である。
【0034】
ユーザ入力インターフェース２０１は、ペプチド操作に関連するユーザ入力を取得するように動作可能である。一態様では、ユーザ入力は、ペプチド操作で使用されるパラメータ／設定のセットを含む。例示的なユーザ入力は、ペプチド骨格に適用される少なくとも１つの移動制限および／または少なくとも１つの方向回転に関連する指示および／または設定もしくはパラメータを含み得る。一態様では、ユーザ入力は、適用される力（限定されないが、力のタイプ（例えば、機械的、電気的、磁気的など）、力定数、および使用される力の大きさの少なくとも１つを含む）、適用される方向回転の速度、適用される回転の方向（例えば、ペプチド骨格の長手方向軸を中心として時計回りまたは反時計回り）、移動制限および方向回転の少なくとも１つを適用する持続時間、ならびに各操作が適用されることになる１つまたは複数の位置の少なくとも１つを含む。当業者には明らかなように、とりわけ、図３に関連して以下で説明するような追加の設定／パラメータをユーザ入力から指定または決定することができる。
【0035】
シミュレーションエンジン２０４は、取得されたユーザ入力に関連する移動制限および／または方向回転を適用するためにコンピュータシミュレーションを実行するように動作可能である。一態様では、シミュレーションエンジン２０４は、ユーザ入力に基づいて確立された設定／パラメータに関連して分子動力学シミュレーションを実施する。シミュレーションエンジン２０４は、以下の図３で説明するような、移動制限および／または方向回転の少なくとも１つを適用することに関連する複数のシミュレーションプロセスを実行することができる。一態様では、シミュレーションエンジン２０４によって実施された適用された移動制限および／または方向回転は、折り畳み軌跡を増強し、ペプチド鎖の天然、非天然および人工の立体配座の少なくとも１つへの折り畳みを促進する。
【0036】
出力制御インターフェース２０６は、制御信号を物理的ペプチド操作構成要素に出力するように動作可能である。一態様では、制御信号は、インビトロペプチド操作を実施するように構成された構成要素に提供される。例示的な構成要素としては、１つまたは複数のロボットアームおよびエンドエフェクタ、共有結合、非共有結合および／または親和性タンパク質固定化のための様々な固相などの構成要素、分子ピンセット、レーザ、光学ピンセット、磁気ピンセット、磁気ビーズ、電磁石、圧電デバイス、圧電音響デバイス、ナノデバイス、マイクロ流体デバイス、電磁場発生器などが挙げられるが、これらに限定されない。
【0037】
データ取得インターフェース２０３は、ペプチド操作に関連するデータを取得するように動作可能である。一態様では、データ取得インターフェース２０３は、インビトロペプチド操作に関連するデータを取得する外部システムまたは構成要素からデータを取得するように動作可能である。一態様では、データ取得インターフェース２０３は、操作プロセス全体を通して、単独で、またはシミュレーションエンジン２０４と組み合わせて／協働して、ペプチド操作のスナップショットまたはスクリーンショットを取得するように動作可能である。一態様では、データ取得インターフェースは、移動制限および／もしくは方向回転の適用の前、間および後に、ならびに／またはペプチドに適用された移動制限および／もしくは方向回転の除去の前、間および後に、少なくとも１つのペプチド操作データを取得する。
【0038】
ポリペプチドデータベースインターフェース２０２は、ポリペプチドデータベースから情報を取得すること、およびポリペプチドデータベースに情報を提供することの少なくとも１つを行うように動作可能である。一態様では、ポリペプチドデータベースインターフェース２０２は、既知のペプチド配列（例えば、既知のタンパク質）に関連する既知のおよび／または予想される折り畳み軌跡および／または立体配座に関連する情報を取得する。一態様では、ポリペプチドデータベースインターフェース２０２は、人工ペプチド配列（例えば、人工タンパク質）に関連する既知のおよび／または予想される折り畳み軌跡および／または立体配座に関連する情報を取得する。一態様では、ポリペプチドデータベースインターフェース２０２は、既知および未知のペプチド鎖の少なくとも１つに関連する速度または折り畳み持続時間に関連する情報を取得する。
【0039】
結果測定エンジン２０５は、データ取得インターフェース２０３およびポリペプチドデータベースインターフェース２０２の少なくとも１つに関連して取得されたデータに基づいて、少なくとも１つの結果測定値を演算するように動作可能である。一態様では、結果測定エンジンは、ポリペプチド鎖の折り畳み軌跡、結果として生じる折り畳み立体配座、折り畳み精度、アミノ酸によって形成される天然の接触の数または割合、および結果として生じる折り畳み立体配座を達成する時間の少なくとも１つを演算するように動作可能である。一態様では、結果測定エンジン２０５は、予想される折り畳み軌跡と比較した演算された折り畳み軌跡との間、および予想される結果として生じる折り畳み立体配座と比較した演算された結果として生じる折り畳み立体配座との間の少なくとも１つの間の、類似性の尺度および差の尺度の少なくとも１つを演算する。一態様では、結果測定エンジン２０５は、予想される折り畳み軌跡と比較した演算された折り畳み軌跡との間、および予想される結果として生じる折り畳み立体配座と比較した演算された結果として生じる折り畳み立体配座との間の少なくとも１つの間の、類似性の尺度および差の尺度の少なくとも１つを演算する。一態様では、結果測定エンジン２０５は、観察された折り畳み軌跡と予想される折り畳み軌跡との間の、類似性の尺度および差の尺度の少なくとも１つを演算する。一態様では、演算されたまたは観察された折り畳み軌跡と予想される折り畳み軌跡との比較を使用して、ペプチド鎖が誤って折り畳まれた立体配座を達成するかまたは進行するかどうか、およびいつ達成するかまたは進行するかを特定することができる。一態様では、結果測定エンジン２０５は、適用されたペプチド操作から生じる増強の程度を決定するために、演算された折り畳み時間と予想される折り畳み時間との少なくとも１つの間の、類似性の尺度および差の尺度の少なくとも１つを演算する。
【0040】
図３は、ポリペプチド鎖を操作して、ポリペプチド鎖の天然、非天然または人工の安定な折り畳み立体配座への折り畳みを促進するためのプロセスの例示的な実施形態を示す。このプロセスは、ペプチド骨格に第１の移動制限を適用すること３０１と、ペプチド骨格に第１の方向回転を適用すること３０２と、適用された第１の移動制限および方向回転を除去すること３０３と、ペプチド骨格に第２の移動制限を適用すること３０４と、ペプチド骨格に第２の方向回転を適用すること３０５とを含む。このプロセスは、当業者には明らかであるように、本発明の範囲から逸脱することなく、追加のステップ、より少ないステップ、および／または異なる順序のステップを含むことができる。
【0041】
ステップ３０１において、本プロセスは、ペプチド骨格に少なくとも１つの第１の移動制限を適用すること３０１を含む。移動制限は、ペプチド骨格に力およびトルクの少なくとも１つを適用することを含み得る。一態様では、少なくとも１つの第１の移動制限を適用することは、ペプチド骨格に沿った１つまたは複数の位置で複数の移動制限を適用することを含み得る。移動制限は、ペプチド骨格の回転の防止およびペプチド骨格の回転の制限の少なくとも１つに対する制限を含み得る。一態様では、回転を制限することは、ペプチド骨格の回転量および回転速度の少なくとも１つを制限することを含み得る。一態様では、移動制限は、確立された力場、電気力、磁力、機械力、共有結合および／または非共有結合の結合力または特性、ならびに他の力の少なくとも１つによって適用される。一態様では、少なくとも１つの第１の移動制限を適用することは、アミノ酸に少なくとも１つの力を適用することを含み得、少なくとも１つの力は、アミノ酸およびアミノ酸に近接するペプチド骨格の部分の少なくとも１つの移動を制限するのに十分な大きさである。一態様では、少なくとも１つの第１の移動制限を適用することは、複数のアミノ酸に少なくとも１つの力を適用することを含み得、少なくとも１つの力は、少なくとも複数のアミノ酸および複数のアミノ酸に近接するペプチド骨格の部分の移動を制限するのに十分な大きさである。一態様では、移動制限は、ペプチド骨格のＮ末端アミノ酸、Ｃ末端アミノ酸、および任意の他のアミノ酸の少なくとも１つに適用される。一態様では、移動制限を適用することは、ペプチドが位置する溶媒の温度、化学組成、および粘度の少なくとも１つを改変することを含む。
【0042】
ステップ３０２において、本プロセスは、ペプチド骨格に少なくとも１つの第１の方向回転を適用することを含む。一態様では、回転の方向は、ペプチド骨格の長手方向軸を中心とした時計回りまたは反時計回りの回転の少なくとも１つを含む。方向回転は、ペプチド骨格に力およびトルクの少なくとも１つを適用することを含み得る。一態様では、少なくとも１つの第１の方向回転を適用することは、ペプチド骨格に沿った１つまたは複数の位置で複数の方向回転を適用することを含み得る。一態様では、方向回転は、確立された力場、電気力、磁力、機械力、共有結合および／または非共有結合の結合力または特性、ならびに他の力の少なくとも１つによって適用される。一態様では、少なくとも１つの第１の方向回転を適用することは、アミノ酸に少なくとも１つの力を適用することを含み得、少なくとも１つの力は、アミノ酸およびアミノ酸に近接するペプチド骨格の部分の少なくとも１つを回転するのに十分な大きさである。一態様では、少なくとも１つの第１の方向回転を適用することは、複数のアミノ酸に少なくとも１つの力を適用することを含み得、少なくとも１つの力は、少なくとも複数のアミノ酸および複数のアミノ酸に近接するペプチド骨格の部分を回転するのに十分な大きさである。一態様では、方向回転は、ペプチド骨格のＮ末端アミノ酸、Ｃ末端アミノ酸、および任意の他のアミノ酸の少なくとも１つに適用される。一態様では、方向回転は、強制回転法を使用して適用される。一態様では、方向回転は、閾値時間にわたって適用される。一態様では、方向回転は、規定の基準回転速度を有するフレキシブル軸アプローチを使用して適用される。
【0043】
ステップ３０３において、本プロセスは、適用された第１の移動制限および方向回転を除去することを含む。一態様では、制限および／または回転を除去することは、適用されたすべての操作を同時に除去することを含み得る。一態様では、除去することは、適用された操作を特定の順序で除去することを含み得る。一態様では、除去することは、個々の適用された操作を一度に１つずつ除去すること、適用された操作の群を一度に１つずつ除去することの少なくとも１つを含み得る。一態様では、適用された移動制限および方向回転を除去することは、制限および／または回転を課すために適用される力の漸進的または段階的な減少など、ペプチド骨格に対する制約の制御された解放を含む。一態様では、制御された解放は、以前に適用された力と同じ位置の１つもしくは複数での操作の追加の適用、および／または以前に適用された制約としての１つもしくは複数の異なる位置での力の追加の適用により、適用された操作の全部または一部を除去することを含み得る。一実施形態では、制御された解放は、このステップの最後に１つまたは複数の適用された操作を維持することを含み得る。
【0044】
ステップ３０４において、本プロセスは、ペプチド骨格に少なくとも１つの第２の移動制限を適用することを含む。これは、上記のステップ３０１で説明したように、第１の移動制限を適用するのと同じ様式で実施され得る。第２の移動制限は、ステップ３０１で適用される少なくとも１つの第１の移動制限と同じおよび／または異なる位置に適用されてもよい。
【0045】
ステップ３０５において、本プロセスは、ペプチド骨格に少なくとも１つの第２の方向回転を適用することを含む。これは、上記のステップ３０２で説明したように、第１の方向回転を適用するのと同じ様式で実施され得る。第２の方向回転は、ステップ３０２で適用される少なくとも１つの第１の方向回転と同じおよび／または異なる位置に適用されてもよい。
【0046】
一態様では、移動制限と方向回転とを組み合わせた適用は、ペプチド骨格のねじれおよびペプチド骨格の立体配座の変化の少なくとも１つを誘導するように実施される。一態様では、ペプチド骨格の立体配座のねじれまたは他の変化は、折り畳み軌跡を改変し、ポリペプチド鎖の天然、非天然、および／または人工の立体配座への折り畳みを促進するのに役立つ。一態様では、移動制限および方向回転の適用は、規定の因子（例えば、折り畳まれた安定な立体配座を達成するのに必要な時間を短縮する）によって折り畳みを加速することによってペプチド折り畳みを増強する。一態様では、移動制限および／または方向回転の適用は、ペプチド骨格の所望のもしくは所定のねじれまたは他の立体配座変化を達成するために、必要に応じて調整および／または修正される。
【0047】
一態様では、移動制限および方向回転の上記の適用は、コンピュータシミュレーションの一部としてインシリコで適用を実施することを含み得る。例えば、分子動力学シミュレーションソフトウェアを使用して、移動制限および方向回転を適用することができる。一態様では、コンピュータシミュレーションは、一定の温度、一定の圧力、および規定の力定数の少なくとも１つを使用して実施される。一態様では、移動制限および方向回転は、インビトロで適用される。一態様では、移動制限および方向回転のインビトロでの適用は、光学ピンセット、磁気ピンセット、磁気ビーズ、電磁石、圧電デバイス、および圧電音響デバイスの少なくとも１つを使用して実施される。一態様では、本プロセスは、天然および非天然の折り畳み立体配座の少なくとも１つを有する少なくとも１つの人工タンパク質を産生するために使用される。
【0048】
一態様では、本プロセスは、移動制限および方向回転の適用および除去の少なくとも１つの前、間および／または後に画像を取り込むことをさらに含み得る。一態様では、画像を取り込むことは、コンピュータシミュレーションベースのアプリケーションを介してスナップショットまたはスクリーンショットを取得することと、移動制限および方向回転を除去することとを含む。
【0049】
一態様では、本プロセスは、ペプチド操作に関連する少なくとも１つの結果測定値を演算することをさらに含み得る。一態様では、結果測定値は、折り畳み軌跡、結果として生じる折り畳み立体配座、折り畳み精度、天然の接触の数または割合、および結果として生じる折り畳み立体配座を達成する時間の少なくとも１つに関連付けられる。一態様では、折り畳み精度は、予想される折り畳み軌跡と比較した演算された折り畳み軌跡との間、および予想される結果として生じる折り畳み立体配座と比較した演算された結果として生じる折り畳み立体配座との間の少なくとも１つの間の、類似性の尺度および差の尺度の少なくとも１つを含む。一態様では、本プロセスは、達成された少なくとも１つの天然の折り畳み立体配座、達成された少なくとも１つの非天然の折り畳み立体配座、達成された少なくとも１つの安定な折り畳み立体配座、達成された少なくとも１つの非安定な折り畳み立体配座、達成された少なくとも１つの機能的立体配座、達成された少なくとも１つの中間立体配座（例えば、アルファヘリックス）、および達成された少なくとも１つの誤って折り畳まれた立体配座の少なくとも１つを同定することをさらに含み得る。
【0050】
一般に、本明細書に開示された技術は、ハードウェア、またはソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで実施され得る。例えば、それらは、オペレーティングシステムカーネル、別個のユーザプロセス、ネットワークアプリケーションにバインドされたライブラリパッケージ、特別に構築された機械、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはネットワークインターフェースカードに実装されてもよい。
【0051】
本明細書で開示される実施形態の少なくともいくつかのソフトウェア／ハードウェアハイブリッド実装は、メモリに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または再構成されるプログラマブルネットワーク常駐機械（間欠的に接続されたネットワーク対応機械を含むと理解されるべきである）上で実装されてもよい。そのようなネットワークデバイスは、異なるタイプのネットワーク通信プロトコルを利用するように構成または設計され得る複数のネットワークインターフェースを有することができる。これらの機械のいくつかの一般的なアーキテクチャは、所与の機能単位を実装することができる１つまたは複数の例示的な手段を示すために本明細書で説明され得る。特定の実施形態によれば、本明細書で開示される様々な実施形態の特徴または機能の少なくともいくつかは、例えば、エンドユーザコンピュータシステム、クライアントコンピュータ、ネットワークサーバもしくは他のサーバシステム、モバイルコンピューティングデバイス（例えば、タブレットコンピューティングデバイス、モバイルフォン、スマートフォン、ラップトップ、または他の適切なコンピューティングデバイス）、消費者電子デバイス、音楽プレーヤ、もしくは任意の他の適切な電子デバイス、ルータ、スイッチ、もしくは他の適切なデバイス、またはそれらの任意の組み合わせなどの、１つまたは複数のネットワークに関連する１つまたは複数の汎用コンピュータ上で実装されてもよい。少なくともいくつかの実施形態では、本明細書で開示される様々な実施形態の特徴または機能の少なくともいくつかは、１つまたは複数の仮想化コンピューティング環境（例えば、ネットワークコンピュータクラウド、１つまたは複数の物理コンピューティングマシン上でホストされる仮想マシン、または他の適切な仮想環境）で実装され得る。上述のシステム、ユニット、モジュール、エンジン、コントローラ、構成要素などのいずれも、本明細書に記載のハードウェアおよび／またはソフトウェアであってもよく、および／またはそれらを備えてもよい。例えば、ポリペプチド操作およびデータ処理システム１０２およびその部分的構成要素は、図４～図７に関連して本明細書で説明するようなコンピューティングハードウェアおよび／またはソフトウェアであってもよく、および／またはそれらを備えてもよい。さらに、上述のシステム、ユニット、モジュール、エンジン、コントローラ、構成要素、インターフェースなどのいずれも、データまたは情報を取得および／または提供するために、他のシステムユニット、モジュール、エンジン、コントローラ、構成要素、インターフェースなどと通信するためのアプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）を使用および／または備えることができる。
【0052】
ここで図４を参照すると、本明細書に開示された特徴または機能の少なくとも一部を実装するのに適した例示的なコンピューティングデバイス１０を示すブロック図が示されている。コンピューティングデバイス１０は、例えば、前の段落に列挙されたコンピューティングマシンのいずれか１つ、または実際には、メモリに格納された１つまたは複数のプログラムに従ってソフトウェアベースまたはハードウェアベースの命令を実行することができる他の任意の電子デバイスであってもよい。コンピューティングデバイス１０は、無線であろうと有線であろうと、そのような通信のための既知のプロトコルを使用して、ワイドエリアネットワーク、メトロポリタンエリアネットワーク、ローカルエリアネットワーク、無線ネットワーク、インターネット、または任意の他のネットワークなどの通信ネットワークを介して、クライアントまたはサーバなどの複数の他のコンピューティングデバイスと通信するように構成することができる。
【0053】
一態様では、コンピューティングデバイス１０は、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）１２、１つまたは複数のインターフェース１５、および１つまたは複数のバス１４（周辺構成要素相互接続（ＰＣＩ）バスなど）を含む。適切なソフトウェアまたはファームウェアの制御下で作動する場合、ＣＰＵ１２は、具体的に構成されたコンピューティングデバイスまたはマシンの機能に関連する特定の機能を実施する役割を担うことができる。例えば、少なくとも一態様では、コンピューティングデバイス１０は、ＣＰＵ１２、ローカルメモリ１１および／またはリモートメモリ１６、ならびにインターフェース１５を利用するサーバシステムとして機能するように構成または設計されてもよい。少なくとも一態様では、ＣＰＵ１２は、例えば、オペレーティングシステムおよび任意の適切なアプリケーションソフトウェア、ドライバなどを含み得るソフトウェアモジュールまたは構成要素の制御下で、異なるタイプの機能および／または動作の１つまたは複数を実施するようにされ得る。
【0054】
ＣＰＵ１２は、例えば、Ｉｎｔｅｌ、ＡＲＭ、Ｑｕａｌｃｏｍｍ、およびＡＭＤファミリーのマイクロプロセッサの１つからのプロセッサなどの、１つまたは複数のプロセッサ１３を含むことができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ１３は、コンピューティングデバイス１０の動作を制御するために、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの特別に設計されたハードウェアを含み得る。特定の態様では、ローカルメモリ１１（例えば、１つまたは複数のレベルのキャッシュメモリを含む、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および／または読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）など）もまた、ＣＰＵ１２の一部を形成し得る。しかしながら、メモリをシステム１０に結合することができる多くの異なる方法がある。メモリ１１は、例えば、データ、プログラミング命令などをキャッシュおよび／または格納するなどの様々な目的に使用することができる。さらに、ＣＰＵ１２は、モバイルデバイスまたは集積デバイスでの使用などのために、当該技術分野でますます一般的になっている、ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＳＮＡＰＤＲＡＧＯＮ（商標）またはＳＡＭＳＵＮＧ ＥＸＹＮＯＳ（商標）ＣＰＵなどのメモリまたはグラフィックス処理チップなどの追加のハードウェアを含むことができる様々なシステムオンチップ（ＳＯＣ）タイプのハードウェアの１つであってもよいことを理解されたい。
【0055】
本明細書で使用される場合、「プロセッサ」という用語は、当該技術分野でプロセッサ、モバイルプロセッサ、またはマイクロプロセッサと呼ばれる集積回路に限定されず、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、特定用途向け集積回路、および任意の他のプログラマブル回路を広く指す。
【0056】
一態様では、インターフェース１５は、ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）として提供される。一般に、ＮＩＣは、コンピュータネットワークを介したデータパケットの送受信を制御し、他のタイプのインターフェース１５は、例えば、コンピューティングデバイス１０と共に使用される他の周辺機器をサポートすることができる。提供され得るインターフェースの中には、イーサネットインターフェース、フレームリレーインターフェース、ケーブルインターフェース、ＤＳＬインターフェース、トークンリングインターフェース、グラフィックインターフェースなどがある。さらに、例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、シリアル、イーサネット、ＦＩＲＥＷＩＲＥ（登録商標）、ＴＨＵＮＤＥＲＢＯＬＴ（登録商標）、ＰＣＩ、パラレル、無線周波数（ＲＦ）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、近距離無線通信（例えば、近接場磁気の使用）、８０２．１１（ＷｉＦｉ）、フレームリレー、ＴＣＰ／ＩＰ、ＩＳＤＮ、高速イーサネットインターフェース、ギガビットイーサネットインターフェース、シリアルＡＴＡ（ＳＡＴＡ）または外部ＳＡＴＡ（ＥＳＡＴＡ）インターフェース、高精細度マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ（登録商標））、デジタルビジュアルインターフェース（ＤＶＩ）、アナログまたはデジタルオーディオインターフェース、非同期転送モード（ＡＴＭ）インターフェース、高速シリアルインターフェース（ＨＳＳＩ）インターフェース、販売時点情報管理（ＰＯＳ）インターフェース、ファイバデータ分散インターフェース（ＦＤＤＩ）などの様々なタイプのインターフェースが提供され得る。一般に、そのようなインターフェース１５は、適切な媒体との通信に適した物理ポートを含むことができる。場合によっては、それらはまた、独立したプロセッサ（高忠実度Ａ／Ｖハードウェアインターフェースの当該技術分野において一般的であるような専用オーディオまたはビデオプロセッサなど）と、場合によっては揮発性および／または不揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ）とを含むことができる。
【0057】
図４に示すシステムは、本明細書に記載された実施形態の１つまたは複数を実装するためのコンピューティングデバイス１０の特定のアーキテクチャを示しているが、本明細書に記載された特徴および技術の少なくとも一部が実装され得る唯一のデバイスアーキテクチャでは決してない。例えば、１つのまたは任意の数のプロセッサ１３を有するアーキテクチャが使用されてもよく、そのようなプロセッサ１３は、単一のデバイス内に存在してもよく、または任意の数のデバイス間に分散されてもよい。一態様では、単一のプロセッサ１３が通信ならびにルーティング計算を処理するが、他の実施形態では、別個の専用通信プロセッサが提供されてもよい。様々な実施形態では、クライアントデバイス（クライアントソフトウェアを実行するタブレットデバイスまたはスマートフォンなど）およびサーバシステム（以下でより詳細に説明するサーバシステムなど）を含む態様によるシステムにおいて、異なるタイプの特徴または機能が実装され得る。
【0058】
ネットワークデバイス構成にかかわらず、一態様のシステムは、データ、汎用ネットワーク動作のためのプログラム命令、または本明細書に記載の実施形態の機能に関する他の情報（または上記の任意の組み合わせ）を格納するように構成された１つまたは複数のメモリまたはメモリモジュール（例えば、リモートメモリブロック１６およびローカルメモリ１１など）を使用することができる。プログラム命令は、例えば、オペレーティングシステムおよび／または１つもしくは複数のアプリケーションの実行を制御するか、またはそれらを含むことができる。メモリ１６またはメモリ１１、１６はまた、データ構造、構成データ、暗号化データ、履歴システム動作情報、または本明細書に記載の任意の他の特定のもしくは一般的な非プログラム情報を格納するように構成されてもよい。
【0059】
そのような情報およびプログラム命令は、本明細書に記載の１つまたは複数のシステムまたは方法を実施するために使用され得るので、少なくともいくつかのネットワークデバイス実施形態は、例えば、本明細書に記載の様々な動作を実施するためのプログラム命令、状態情報などを格納するように構成または設計され得る非一時的機械可読記憶媒体を含み得る。そのような非一時的機械可読記憶媒体の例としては、ハードディスク、フロッピーディスクおよび磁気テープなどの磁気媒体；ＣＤ－ＲＯＭディスクなどの光学媒体；光ディスクなどの光磁気媒体、ならびに読み出し専用メモリデバイス（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ（モバイルデバイスおよび集積システムにおいて一般的である）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、およびソリッドステートドライブの物理的構成要素とハードディスクドライブの物理的構成要素とを単一のハードウェアデバイスに組み合わせることができる「ハイブリッドＳＳＤ」ストレージドライブ（パーソナルコンピュータに関して当該技術分野においてますます一般的になってきている）、メモリスタメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの、プログラム命令を格納および実施するように特別に構成されたハードウェアデバイスが挙げられるが、これらに限定されない。そのようなストレージ手段は、一体型および取り外し不能であってもよく（マザーボード上にはんだ付けされるか、または電子デバイスに一体化され得るＲＡＭハードウェアモジュールなど）、またはそれらは、スワップ可能なフラッシュメモリモジュール（「サムドライブ」もしくは物理ストレージデバイスを迅速に交換するように設計された他の取り外し可能な媒体など）、「ホットスワップ可能な」ハードディスクドライブもしくはソリッドステートドライブ、取り外し可能な光記憶ディスク、もしくは他のそのような取り外し可能な媒体など、取り外し可能であってもよく、そのような一体型および取り外し可能な記憶媒体は、交換可能に利用されてもよいことを理解されたい。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成され得るようなオブジェクトコード、アセンブラもしくはリンカによって生成され得るようなマシンコード、例えばＪＡＶＡ（登録商標）コンパイラによって生成され得、Ｊａｖａ（登録商標）仮想マシンもしくは同等物を使用して実行され得るようなバイトコード、またはインタプリタ（例えば、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｐｅｒｌ、Ｒｕｂｙ、Ｇｒｏｏｖｙ、もしくは任意の他のスクリプト言語で書かれたスクリプト）を使用してコンピュータによって実行され得るより高いレベルのコードを含むファイルの両方が挙げられる。
【0060】
いくつかの実施形態では、システムは、スタンドアロンコンピューティングシステム上で実装され得る。ここで図５を参照すると、スタンドアロンコンピューティングシステム上の１つまたは複数の実施形態またはその構成要素の典型的な例示的なアーキテクチャを示すブロック図が示されている。コンピューティングデバイス２０は、例えばクライアントアプリケーションなどの、実施形態の１つまたは複数の機能またはアプリケーションを行うソフトウェアを実行することができるプロセッサ２１を含む。プロセッサ２１は、例えば、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）オペレーティングシステム、ＡＰＰＬＥ ｍａｃＯＳ（登録商標）またはｉＯＳ（商標）オペレーティングシステムのバージョン、いくつかの様々なＬｉｎｕｘ（登録商標）オペレーティングシステム、ＡＮＤＲＯＩＤ（登録商標）オペレーティングシステムなどのオペレーティングシステム２２の制御下で演算命令を行うことができる。多くの場合、１つまたは複数の共有サービス２３は、システム２０で動作可能であり得、クライアントアプリケーションに共通サービスを提供するのに有用であり得る。サービス２３は、例えば、ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）サービス、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）環境におけるユーザ空間共通サービス、またはオペレーティングシステム２１と共に使用される任意の他のタイプの共通サービスアーキテクチャであってもよい。入力デバイス２８は、例えば、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォン（例えば、音声入力用）、マウス、タッチパッド、トラックボール、またはそれらの任意の組み合わせを含む、ユーザ入力を受信するのに適した任意のタイプのものであってもよい。出力デバイス２７は、システム２０に対してリモートであろうとローカルであろうと、１または複数人のユーザに出力を提供するのに適した任意のタイプのものであってもよく、例えば、視覚的出力のための１つまたは複数のスクリーン、スピーカ、プリンタ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。メモリ２５は、例えばソフトウェアを実行するためにプロセッサ２１によって使用するための、当該技術分野で知られている任意の構造およびアーキテクチャを有するランダムアクセスメモリであってもよい。ストレージデバイス２６は、デジタル形式でデータを記憶するための任意の磁気、光学、機械、メモリスタ、または電気ストレージデバイス（図４を参照して上述したものなど）であってもよい。ストレージデバイス２６の例としては、フラッシュメモリ、磁気ハードドライブ、ＣＤ－ＲＯＭなどが挙げられる。
【0061】
いくつかの実施形態では、システムは、任意の数のクライアントおよび／またはサーバを有するものなどの分散コンピューティングネットワーク上で実装され得る。ここで図６を参照すると、分散コンピューティングネットワーク上の一態様によるシステムの少なくとも一部を実装するための例示的なアーキテクチャ３０を示すブロック図が示されている。この態様によれば、任意の数のクライアント３３が設けられ得る。各クライアント３３は、システムのクライアント側部分を実装するためのソフトウェアを実行することができ；クライアントは、図５に例示されているようなシステム２０を備えることができる。さらに、任意の数のサーバ３２が、１つまたは複数のクライアント３３から受信した要求を処理するために設けられ得る。クライアント３３およびサーバ３２は、様々な実施形態において、インターネット、ワイドエリアネットワーク、携帯電話ネットワーク（ＣＤＭＡまたはＧＳＭセルラーネットワークなど）、無線ネットワーク（ＷｉＦｉ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥなど）、またはローカルエリアネットワーク（または実際には、当該技術分野で知られている任意のネットワークトポロジ；態様は、どの１つのネットワークトポロジも他のどのネットワークトポロジよりも優先しない）のいずれかであり得る、１つまたは複数の電子ネットワーク３１を介して互いに通信することができる。ネットワーク３１は、例えば有線および／または無線プロトコルを含む任意の既知のネットワークプロトコルを使用して実装され得る。
【0062】
さらに、いくつかの実施形態では、サーバ３２は、追加の情報を取得するために、または特定の呼び出しに関する追加のデータを参照するために必要なときに外部サービス３７を呼び出すことができる。外部サービス３７との通信は、例えば、１つまたは複数のネットワーク３１を介して行うことができる。様々な実施形態では、外部サービス３７は、ハードウェアデバイス自体に関連するかまたはハードウェアデバイス自体にインストールされたウェブ対応サービスまたは機能を備えることができる。例えば、クライアントアプリケーションがスマートフォンまたは他の電子デバイス上で実装される一態様では、クライアントアプリケーションは、クラウド内のサーバシステム３２または特定の企業もしくはユーザの施設の１つまたは複数で展開された外部サービス３７上に格納された情報を取得することができる。
【0063】
いくつかの実施形態では、クライアント３３またはサーバ３２（またはその両方）は、１つまたは複数のネットワーク３１にわたってローカルまたはリモートに展開することができる１つまたは複数の特別なサービスまたは機器を利用することができる。例えば、１つまたは複数の実施形態によって、１つまたは複数のデータベース３４が使用または参照されてもよい。データベース３４は、多種多様なアーキテクチャで、多種多様なデータアクセスおよび操作手段を使用して配置され得ることが当業者によって理解されるべきである。例えば、様々な実施形態では、１つまたは複数のデータベース３４は、構造化照会言語（ＳＱＬ）を使用するリレーショナルデータベースシステムを備えてもよく、他の実施形態は、当該技術分野で「ＮｏＳＱＬ」と呼ばれるもの（例えば、ＨＡＤＯＯＰ ＣＡＳＳＡＮＤＲＡ（商標）、ＧＯＯＧＬＥ ＢＩＧＴＡＢＬＥ（商標）など）などの代替のデータストレージ技術を備えてもよい。いくつかの実施形態では、列指向データベース、インメモリデータベース、クラスタ化データベース、分散データベース、またはフラットファイルデータリポジトリなどの異なるデータベースアーキテクチャが、態様に従って使用され得る。特定のデータベース技術または構成要素の特定の配置が本明細書に記載の特定の態様について指定されない限り、既知のまたは将来のデータベース技術の任意の組み合わせが適切に使用され得ることが当業者には理解されよう。さらに、本明細書で使用される「データベース」という用語は、物理データベースマシン、単一のデータベースシステムとして機能するマシンのクラスタ、またはデータベース管理システム全体内の論理データベースを指し得ることを理解されたい。「データベース」という用語の所与の使用について特定の意味が指定されない限り、この単語のこれらの意味のいずれかを意味すると解釈されるべきであり、それらのすべては当業者によって「データベース」という用語の明白な意味として理解される。
【0064】
同様に、いくつかの実施形態は、１つまたは複数のセキュリティシステム３６および構成システム３５を利用することができる。セキュリティおよび構成管理は、一般的な情報技術（ＩＴ）およびウェブ機能であり、それぞれの一部は、一般に、任意のＩＴまたはウェブシステムに関連付けられる。現在または将来において当該技術分野で知られている任意の構成またはセキュリティサブシステムは、特定のセキュリティ３６または構成システム３５またはアプローチが任意の特定の態様の説明によって特に必要とされない限り、制限なく実施形態と共に使用され得ることが当業者によって理解されるべきである。
【0065】
図７は、システム全体の様々な場所のいずれかで使用され得るコンピュータシステム４０の例示的な概観を示す。データを処理するためにコードを実行することができる任意のコンピュータの例である。本明細書で開示されるシステムおよび方法のより広い範囲から逸脱することなく、コンピュータシステム４０に対して様々な修正および変更を行うことができる。中央処理装置（ＣＰＵ）４１は、バス４２に接続され、このバスにはまた、メモリ４３、不揮発性メモリ４４、ディスプレイ４７、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット４８、およびネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）５３も接続されている。Ｉ／Ｏユニット４８は、典型的には、キーボード４９、ポインティングデバイス５０、ハードディスク５２、およびリアルタイムクロック５１に接続され得る。ＮＩＣ ５３は、インターネットまたはローカルネットワークであり得るネットワーク５４に接続し、ローカルネットワークは、インターネットへの接続を有しても有しなくてもよい。システム４０の一部として、この例では主交流（ＡＣ）電源４６に接続された電源ユニット４５も示されている。存在し得るバッテリ、ならびに周知であるが本明細書に開示される現在のシステムおよび方法の特定の新規機能に適用可能ではない多くの他のデバイスおよび修正は示されていない。図示されている一部または全部の構成要素は、例えば、ＱｕａｌｃｏｍｍまたはＳａｍｓｕｎｇのシステムオンチップ（ＳＯＣ）デバイスなどの様々な一体化アプリケーションなどにおいて、または複数の能力または機能を単一のハードウェアデバイス（例えば、スマートフォンなどのモバイルデバイス、ビデオゲーム機、自動車のナビゲーションもしくはマルチメディアシステムなどの車載コンピュータシステム、または他の一体化ハードウェアデバイスにおいて）に組み合わせることが適切であり得る場合はいつでも、組み合わせることができることを理解されたい。コンピューティングシステム４０またはコンピューティングシステムからの出力は、参照番号６０で表されるような実験室環境などで、インビトロペプチド操作およびタンパク質形成を実施するために適用され得る。一態様では、コンピュータシステム４０は、インビトロ操作を少なくとも部分的に制御するために使用され得る。一態様では、コンピュータシステム４０は、インビトロ操作を実施する際に別のコンピュータシステムを補完することができる。一態様では、コンピュータシステム４０は、第２のコンピュータシステムによる使用のための出力（例えば、シミュレーション特性／結果）を提供することができ、第２のコンピュータシステムは、コンピュータシステム４０によって提供された出力に少なくとも部分的に基づいてインビトロ操作を実施する。一態様では、インビトロ操作は、コンピュータシミュレーション情報および／またはコンピュータシステム４０からの出力の少なくとも一部を使用して機械的操作によって実施され得る。
【0066】
様々な実施形態では、様々な実施形態のシステムまたは方法を実施するための機能は、任意の数のクライアントおよび／またはサーバ構成要素間で分散されてもよい。例えば、任意の特定の態様のシステムに関連して様々な機能を実施するために様々なソフトウェアモジュールを実装することができ、そのようなモジュールは、サーバおよび／またはクライアント構成要素上で動作するように様々に実装することができる。
【0067】
当業者は、上述の様々な実施形態の可能な修正の範囲を認識するであろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物によって定義される。
【0068】
上記の発明概念の第１の例示的な実装形態および対応する結果が以下に含まれる。
【0069】
生細胞で合成されると、タンパク質の大部分は、天然の立体配座と呼ばれるそれらの特有の生物学的に活性な三次元構造を迅速に獲得する。これらの立体配座は、折り畳み鎖と分子シャペロンおよび他の成熟因子との相互作用を含む折り畳みプロセスによってインビボで頑強に達成される。多くのタンパク質の天然の立体配座は、現代の人工知能方法を使用して予測することができるが、それらの天然の立体配座をもたらす折り畳みプロセスは、通常、いくつかの比較的短いポリペプチドのものを除いて、インシリコまたはインビトロのいずれでも再現することができない。折り畳み経路における中間体およびそれらを可能にする機構の知識は、折り畳みおよび誤った折り畳みプロセスが変更され得る介入点を決定するために不可欠である。
【0070】
タンパク質折り畳みの現在の主要なモデルは、いくつかの小タンパク質が、他のタンパク質または細胞成分から単離されて、それらの天然の立体配座にインビトロで自発的に折り畳むことができるという初期の観察によって促された。これらの観察により、タンパク質折り畳みの熱力学的仮説がもたらされ、これにより、熱力学的に有利な非支援プロセスとしてタンパク質折り畳みを説明する物理モデルの開発がもたらされた。より最近の洗練された形態では、このモデルは、様々な折り畳まれていない構造化されていない立体配座が高自由エネルギーの漏斗の縁を占める、凸凹のある漏斗形状のエネルギー地形の説明を含む。ポリペプチド鎖が折り畳むとき、それらは、漏斗の底部で全体的な熱力学的最小値を占めると推定される天然の立体配座に到達するまで、徐々に減少するギブスの自由エネルギーで、立体配座をサンプリングする。折り畳みプロセス中の立体配座のサンプリングは、ランダムな熱運動によって起こると仮定される。タンパク質折り畳みの推進力は、自由エネルギーの全体的な最小値への減少であると仮定される。
【0071】
要約すると、タンパク質折り畳みの現在の一般的な物理モデルは、外部エネルギー源の非存在下で閉鎖系で起こるプロセスを記載している。これは、折り畳みがランダムな構造化されていない立体配座から始まり、支援されずに進行し、折り畳み鎖が他のタンパク質または高分子細胞成分と相互作用することを明らかに必要としないと仮定する。
【0072】
ペプチド骨格の機械的操作によって天然の構造の獲得を促進することができるタンパク質折り畳み機の実現可能性を探索する第１のステップとして、本発明者らは、ペプチド骨格へのトーションの適用によって増強された分子動力学シミュレーションを実施した。シミュレーション中、様々なポリペプチドのＣ末端を時計回りまたは反時計回りのいずれかに機械的に回転させ、一方、それらのＮ末端の運動を制限した。本発明者らは、両方のタイプのシミュレーションの軌跡を、トルクを適用しない同じペプチドの折り畳みと比較した。本発明者らの実験では、Ｎ末端の移動を同時に制限したＣ末端アミノ酸の方向回転は、実際に、５つの多様なアルファヘリカルペプチドにおける天然構造の形成を促進した。
【0073】
ＩＣＭソフトウェアを使用して、ペプチドの初期伸長構造（図８に示す）を生成した。本発明者らは、ペプチドをＸ軸に沿って整列させ、ペプチドとシミュレーションボックスとの間の最小距離を１．５ｎｍとして、非支援折り畳みのシミュレーションの場合には十二面体ボックス中で、他のすべての場合には三斜晶系ボックス中で、ペプチドを溶媒和させた。カリウムおよびナトリウムイオンを添加して、系中の電荷を中和した。次いで、最急降下アルゴリズムで系を最小化し、温度結合のために速度リスケーリングサーモスタットを使用してＮＶＴアンサンブルで１００ｐｓの間平衡化し、速度リスケーリングサーモスタットおよびＢｅｒｅｎｄｓｅｎバロスタットを使用してＮＰＴアンサンブルで１ｎｓの間継続した。平衡化後、本発明者らは、Ｎｏｓｅ－Ｈｏｏｖｅｒサーモスタットおよび等方性Ｐａｒｉｎｅｌｌｏ－Ｒａｈｍａｎバロスタットを使用して、温度および圧力をそれぞれ３００Ｋおよび１バールで一定に保った。
【0074】
すべてのシミュレーションについて、本発明者らは、ＪｏｕｎｇおよびＣｈｅａｔｈａｍによって修正されたＴＩＰ３Ｐ水モデルおよびイオンパラメータを有するｆｆ１４ＳＢ力場を使用した。静電相互作用は、フーリエ格子間隔０．１３５ｎｍでの粒子－メッシュＥｗａｌｄ（ＰＭＥ）総和を使用して計算した。非結合クーロンおよびＬｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅｓ相互作用については、１ｎｍカットオフを使用した。本発明者らは、ＬＩＮＣＳアルゴリズムで水素結合を制約し、２－ｆｓ積分時間ステップを使用した。
【0075】
ペプチドのＣ末端に外部機械的トルクを加えるために、本発明者らは強制回転を適用した。この目的のために、本発明者らは、Ｃ末端アラニンのＯおよびＮ原子の位置を拘束して、それを適用された回転の中心のＸ軸と整列させたままにした。力定数１００００ｋＪ／ｍｏｌ＊ｎｍ２の拘束はＹＺ平面のみに適用したため、Ｃ末端アミノ酸はＸ軸に沿って移動することができた。さらに、本発明者らは、Ｃ末端アミノ酸のＯ原子を力定数５ｋＪ／ｍｏｌ＊ｎｍ２でＸ方向に拘束し、Ｎ末端アラニンのＮおよびＣα原子を力定数１００００ｋＪ／ｍｏｌ＊ｎｍ２で全方向に拘束した。Ｃ末端アミノ酸を、基準回転速度６０度／ｐｓおよび力定数１５００ｋＪ／ｍｏｌ＊ｎｍ２で、フレキシブル軸アプローチ（Ｖｆｌｅｘ２）を使用して回転させた。
【0076】
ＧＲＯＭＡＣＳパッケージバージョン２０２０．２３６をすべてのシミュレーションおよび軌跡分析に使用した。シミュレーションは、Ｕｂｕｎｔｕ １８．０４を実行する、Ｔｕｒｉｎｇアーキテクチャを有するＣＵＤＡ対応ＧＰＵで行った。タンパク質構造および軌跡の可視化のために、プログラムＩＣＭ－Ｐｒｏ ３．９２４およびＶＭＤ １．９．３３７を使用した。
【0077】
図９は、この研究で使用したエネルギー依存性ペプチド折り畳みプロトコルの概略図を示す。シミュレーションボックス内のペプチドのＣ末端およびＮ末端に適用される力ベクトルを矢印で示す。力の値はすべてｋＪ／ｍｏｌ＊ｎｍ２単位である。カールした矢印は、ペプチドの時計回りの回転の方向を示し、これは結果として、すべてのペプチドのそれらのヘリカルな立体配座への生産的折り畳みを加速した。拘束された基は、緑色の輪郭で示されている。本発明者らは、Ｃ末端アミノ酸を２つの可能な方向の１つ、図９のように時計回りかまたは反時計回りのいずれかに回転させるために機械力が適用されたペプチドの折り畳み軌跡を、いかなる運動制限もいかなる機械力の適用もなしに折り畳むことが可能であった（以下で「非支援折り畳み」と呼ばれる）同じペプチドの軌跡と比較した。追加の対照として、本発明者らは、４つのタイプのシミュレーションを実行し、各ペプチドの両端に運動拘束を適用したが、トルクは省略した。４つのタイプのシミュレーションをそれぞれ３回繰り返し、各ペプチドについて１２回のシミュレーションを行った。
【0078】
実験は、折り畳まれた形態でαヘリカル立体配座をとることが知られている５つのペプチドで実行した（図８）。これらの２つはデノボに設計されており、他の３つは天然に存在するタンパク質の一部である。ペプチドの折り畳みを、Ｘ線結晶学によって決定された同じ断片の天然構造からのペプチド骨格の二乗平均平方根偏差（ＲＭＳＤ）距離を計算することによって（ペプチドＰ２～Ｐ５）、または最初から演算することによって（ペプチドＰ１）、監視した。標準力場で支援されずに折り畳まれた場合、および外部トルク力が場に付加された場合の各ペプチドのシミュレーションの結果は、図１０および図１１に提示されている。本発明者らのシミュレーション長さの範囲内で、本発明者らは、ビリンヘッドピースドメインＨＰ３５の第３のヘリックスおよび先行ループを表す１つのペプチドＰ４についてのいくつかの実行においてのみ、天然様のαヘリカル構造への非支援折り畳みの完了を観察した。他のペプチドは、５００～１５００ナノ秒の実行全体を通して本質的に折り畳まれないままであった。ペプチドはまた、それらの末端の可動性が制限されているが、トルクが適用されていない場合（図１０）、折り畳むことができなかった。対照的に、方法に記載され、図１に例示されるように、外部トーション力がペプチドのＣ末端に時計回り方向に適用されたとき、ペプチドＰ１～Ｐ４はすべて、αヘリカル構造に折り畳まれ、実行ごとに、典型的にはシミュレーションの最初の１００～２００ｎｓ以内に、それらの天然構造から０．２ｎｍ ＲＭＳＤ以内にもたらされた。これらのペプチドは、実験の残りの部分では天然または略天然の立体配座に留まった。ペプチドＰ５は、特別な場合であり、Ｐ１～Ｐ４と同様に、実験の初期にはコンパクトな立体配座をとったが、すべての実行の持続時間にわたって部分的にのみ折り畳まれたままであった（図１１）。
【0079】
５つすべてのペプチドについて、Ｃ末端アミノ酸に時計回り方向に回転力を適用した場合に折り畳みが観察された（図９）。対照的に、同じ力定数で反時計回りにＣ末端に適用されたトルクは、Ｐ１～Ｐ３およびＰ５の折り畳みを促進せず、Ｐ４の折り畳みを阻害した可能性がある（図１１）。
【0080】
したがって、Ｎ末端アミノ酸の移動を同時に制限したＣ末端アミノ酸の方向回転は、５つの多様なαヘリカルペプチドにおける天然構造の形成を促進し、このような制約が折り畳み動態に有意な結果をもたらし得ることを確認した。驚くべきことに、機械力の適用は、よく研究されているビリンヘッドピースドメインＨＰ３５の折り畳み経路途中の中間体の断片であるＰ４の折り畳みを加速させ、これは既知の最も速い折り畳みのタンパク質ドメインの１つである。本発明者らの実験で達成されたＰ４折り畳み速度の数倍の増加は、ＨＰ３５全体の想定された「折り畳みの物理的限界」がタンパク質折り畳み機によって克服され得ることを示唆しているようである。本発明者らの実験における他の４つのペプチドは同様に、回転力の存在下でそれらのαヘリカル構造を獲得したが、支援なしで折り畳むことが可能であった場合、外力の適用を含むシミュレーションよりも約１０倍長い間、対照非支援シミュレーションを実行したにもかかわらず、それらの天然の立体配座に到達しなかった（図１０）。これらのペプチドのいくつかは、外力の適用なくそれらの天然の立体配座に到達するには非常に長い時間を要する可能性があるが、他のペプチドは、それらの折り畳まれていない状態が折り畳まれた立体配座よりも安定である場合、支援なしで折り畳まれることは決してない可能性がある。
【0081】
上記の発明概念の第２の例示的な実装形態および対応する結果が以下に含まれる。
【0082】
次に、本発明者らは、３つの小タンパク質ドメインの全原子分子動力学シミュレーションを実施し、その延伸状態からの折り畳みは、Ｃ末端アミノ酸への回転力の適用によって増強され、一方、Ｎ末端アミノ酸の移動は拘束された。シミュレーションプロトコルを変更して、シミュレーション開始時に限られた時間、骨格回転および移動制限を適用した。以下に示すように、ペプチドへの機械力のこの一時的な適用は、異なる構造を有する３つのタンパク質ドメインのそれらの天然または略天然の構造への折り畳みを少なくとも１０倍加速するのに十分である。本発明者らのインシリコ実験は、ポリペプチドの移動が外力および制約によってバイアスされている場合、天然または天然様の折り畳みがより容易に獲得され得ることを示す。
【0083】
一態様では、骨格のねじれ（または他の立体配座変化）をシミュレーションの開始時に規定の時間適用し、次いで、シミュレーションの残りの部分を拘束なしに継続した。力は、基準速度０．３６度／ｐｓおよび力定数１００００ｋＪ ｍｏｌ－１ｎｍ－２で、シミュレーションの最初の２５０ｎｓの間に一時的に適用した。先の実験と同様に、本発明者らは、αヘリックスの方向に対して回転を適用した。対照シミュレーションは、回転が増強された実行とほとんど同じ特性を有するが、いかなる時点でもポリペプチドの拘束または操作なしで、ボックス内で実施した。タンパク質折り畳みプロセスを監視するために、シミュレーション全体を通していくつかのメトリックを使用し、１００ｐｓごとにスナップショットを収集した。本発明者らは、全ドメインレベルで、折り畳まれたドメインの既知の天然三次元構造からのＲＭＳＤ距離およびドメイン内のすべてのアミノ酸によって形成された天然の接触の割合を測定した。本発明者らは、残基レベルで、残基が二次構造の正しい要素に組み込まれるかどうか、および残基が天然の接触を形成するかどうかを試験した。
【0084】
本発明者は、本シミュレーションのために、インビトロおよび分子動力学シミュレーションにおける折り畳みが広く研究されているタンパク質ドメインを選択した。これらのドメインの２つは、迅速な折り畳みおよび安定性のために設計されたタンパク質である。それらは、ヘリックス－コイル－ターンモチーフおよびヘリックスに対してパッキングする短いプロリンテールからなるＴｐｒケージドメイン（ＰＤＢ ＩＤ ２ｊｏｆ、２０アミノ酸）、ならびに２つのβストランドとそれに続くαヘリックスからなる金属を含まない形態で安定なＺｎフィンガーの誘導体であるＢＢＡドメイン（ＰＤＢ ＩＤ １ｆｍｅ、２８アミノ酸）である。両方のペプチドを、伸長した立体配座でそれらのシミュレーションボックスに入れ、両方のペプチドは、方向回転の存在下でそれらの天然構造に迅速に折り畳まれた。折り畳みプロセスの詳細は、図１２および図１３に提示されている。
【0085】
分子動力学（ＭＤ）シミュレーションは、ＣＨＡＲＭＭ ３６ｍ力場を備えたＧＲＯＭＡＣＳ－２０２０．４パッケージ（２０２０年７月リリース）を使用して行った。タンパク質の伸長構造は、ＩＣＭ－Ｐｒｏプログラムを用いて生成した。タンパク質をＸ軸に沿って整列させ、ＴＩＰ３Ｐ水およびカリウムおよび塩化物イオンと三斜晶系ボックス中で溶媒和させた。次いで、系を最急降下アルゴリズムで最小化し、各平衡化サイクルで１ｎｓの間ＮＶＴ／ＮＰＴアンサンブルで平衡化した。ＭＤシミュレーションは、速度リスケーリングサーモスタットを用いて３００Ｋの一定温度および０．１ｐｓの時定数で実施した。圧力は、２ｐｓの時定数を使用してＰａｒｒｉｎｅｌｌｏ－Ｒａｈｍａｎバロスタットによって１バールでかけた。静電力は、フーリエ格子間隔０．１６ｎｍで粒子－メッシュＥｗａｌｄ法を使用して計算した。短距離ファンデルワールス相互作用は、０．８ｎｍから１．２ｎｍまで強制的にオフにした。ＬＩＮＣＳアルゴリズムを使用して水素含有結合を制約し、２ｆｓ積分時間ステップを使用した。スナップショットは、１００ｐｓごとに収集した。
【0086】
Ｃ末端アミノ酸の回転は、本発明者らの以前の研究と同様にＧｒｏｍａｃｓで実施された強制回転法を使用して実施した。回転は、最初の２５０ｎｓの間、基準回転速度０．３６度／ｐｓ（１ｎｓあたり１回転）および力定数１００００ｋＪ＊ｍｏｌ－１＊ｎｍ－２のフレキシブル軸アプローチ（Ｖｆｌｅｘ２）を使用してＣ末端アミノ酸に適用し、その後、拘束なしで、および適用された回転なしで継続した。ほとんどの対照シミュレーションは、同じボックス内で同じパラメータを用いて、ただし初期の拘束または回転なしで実施した；ＴｒｐケージドメインおよびＢＢＡドメインについてのいくつかの対照実行のさらなる議論については本文を参照されたい。
【0087】
データベースに寄託された天然構造からのＲＭＳ距離をＧｒｏｍａｃｓで計算した。二次構造の取得および天然の接触の割合を、ＶＭＤソフトウェアを使用して評価した。ＶＭＤは、軌跡の可視化にも使用した。アミノ酸の天然の接触は、そのアミノ酸がカットオフ８Å内で基準Ｘ線構造と同じ接触を有する場合に形成されたと考えられた。天然の接触の割合（Ｑ）は、Ｑ＝Ｎ／Ｎａｌｌとして計算され、式中、Ｎは、所与の時間における天然の接触の数であり、Ｎａｌｌは基準Ｘ線構造内の接触の数である。
【0088】
折り畳みプロセスのより詳細な概観は、残基レベルでの二次構造および天然の接触の分析によって提供される。ＴｒｐケージドメインおよびＢＢＡドメインはそれぞれ、ポリペプチド鎖のＮ末端領域およびＣ末端領域のそれぞれにおいて、それらの天然構造にヘリカルセグメントを含有する。図１２（パネルＣ）および図１３（パネルＣ）に見られるように、これらのヘリックスは、骨格のねじれが適用された場合、シミュレーションの初期の制約された段階で迅速に形成された。非支援シミュレーションへの切り替え後、ヘリックスは安定したままであった。これらのドメインの他の部分、すなわちＴｒｐケージのＣ末端部分およびＢＢＡドメインのＮ末端部分は、骨格回転段階中にヘリックスを形成せず、制約された回転段階からの解放後にそれらの天然の立体配座を迅速に取得し、その結果、天然の構造全体が正しく形成およびパッキングされた。
【0089】
非支援対照シミュレーションでは、２つのポリペプチドは、ヘリックスも、二次または三次構造の他の要素も形成しなかった。ヘリックス様またはストランド様の特性を有する短い部分構造を見ることができたが、これらの状態は一時的にのみ占有され、および／またはタンパク質の天然の形態で異なるタイプの構造を有する領域に位置していた（図１２、Ｃおよび図１３、Ｃ）。
【0090】
各標的について、独立した操縦シミュレーションの要約は、残基レベルで並べて比較することができ、折り畳み経路に関する貴重な視覚情報を提供する（図１２、Ｄおよび図１３、Ｄ）。Ｔｒｐケージドメインの場合、シミュレーションの後の段階は３回すべての実行において定性的に非常に類似しており、同じ残基が同じ順序で天然の接触を形成することは明らかであり、主な違いは、操縦回転段階の終了と生産的折り畳み事象の開始との間の時間、および折り畳み速度である（図１２、Ｄ）。ＢＢＡドメインについても同様であり、ここでも、特定の残基がそれらの天然の接触を形成する順序は毎回略同じであり、差はほとんどが事象の全連続における時間シフトであった（図１３、Ｄ）。したがって、これらの２つのタンパク質分子は、本発明者らの実験において代替的な折り畳み軌跡を探索せず、そのような複数の折り畳み経路が存在する場合であっても、本発明者らの操縦シミュレーションアプローチは、折り畳みプロセスを各ドメインの特定の経路に導くようである。
【0091】
本発明者らは次に、ＴｒｐケージドメインおよびＢＢＡドメインよりもいくらか長い天然に存在するタンパク質ドメインの折り畳みを研究した。ゲオバチルス・ステアロサーモフィルス（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）由来のリボソームタンパク質Ｌ９のＮ末端ドメイン（ＮＴＬ９－３９；ＰＤＢ ＩＤ ２ｈｂａ、３９アミノ酸、Ｋ１２Ｍ変異体）の断片は、３本の逆平行βストランドによって形成されたβシートと、ペプチド鎖に沿ってストランド２とストランド３との間に位置し、シートの１つの縁部にパッキングされたαヘリックスとからなる。Ｌ９タンパク質のＮ末端ドメインとＣ末端ドメインとを接続する長いαヘリックスを含まない３９残基形態の折り畳みは、以前にインビトロおよびインシリコで研究されている。本発明者らは、シミュレーションボックスがＸ軸方向に１０．５ｎｍの長さであり、したがって出発ペプチドが完全に伸長されなかった（計算された完全伸長長さは１２．８ｎｍ）ことを除いて、他の２つのドメインについてのものと同じ方法でこのタンパク質の折り畳みをシミュレートした。本発明者らのこのドメインの折り畳みシミュレーションの結果を図１４に示す。
【0092】
回転支援シミュレーションでは、ＮＴＬ９は１～１．５μｓ以内で安定したコンパクトな形態に迅速に折り畳まれた（図１４、パネルＡおよびＢ）。これは、文献で同じドメインについて報告されている２９μｓの折り畳み速度よりも約２０倍速い。アミノ酸２２～３５がヘリックスを形成する主要な折り畳み中間体は、一時的な回転が依然として適用されている間の３回すべての実行で観察された。拘束および外力が除去された後、２回の実行において、ヘリックスのＣ末端（アミノ酸３０～３５）はループに弛緩し、一方、ヘリックスの残りは保持され、βストランドは分子の他の場所で形成され、ＮＴＬ９はコンパクトな立体配座を獲得した。支援がない場合、ＮＴＬ９は、図１４、ＡおよびＢ、右半分のパネル）のシミュレーションの持続時間にわたって折り畳まれなかった。
【0093】
回転支援実行で形成された構造は、シミュレーション時間全体にわたって安定なままであったが、ＮＴＬ９の既知の天然の立体配座との興味深い局所的差異を示した。実行２に注目すると、折り畳みの大部分、すなわちそれと直接相互作用するヘリックスならびにストランド１および２は、すべて略完全に形成された。第３のベータβストランドも観察され、野生型の折り畳みと同様の３本ストランドのβシートが完了された。しかしながら、シミュレーションの過程におけるスナップショットの調査により、２つの異なる立体配座間の動的な移行が明らかになった。１つの立体配座は、天然構造（図１４、Ｅ、左）と略同一であったが、回転支援シミュレーション全体を通して合計０．５μｓの間存在したのみであった。はるかに長い期間、１．２μｓの間、折り畳み内の第３のストランドの方向が逆平行から平行に反転し、これには、接続ループが折り畳みドメインの縁部を越えて伸長し、αヘリックスのＣ末端を擦り切らす必要があった（図１４、Ｅ、右）。
【0094】
上記で適用された操作の結果は、ペプチド操作に対するこの新規なアプローチがタンパク質の折り畳み軌跡を首尾よく改変したことを示す。一態様では、折り畳みは、当該技術分野で知られているものと比較して約１０倍以上加速された。本発明のアプローチはまた、誤った折り畳みを検出するための手段、ならびに誤った折り畳みの発生および／または非天然であるが安定な立体配座への折り畳みが起こる折り畳み軌跡変曲点の検出に関連する特性を提供する。
【0095】
さらなる考察
本明細書で使用される場合、「一実施形態」または「実施形態」への任意の言及は、実施形態に関連して説明される特定の要素、特徴、構造、または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所における「一実施形態では」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すとは限らない。
本明細書で使用される場合、「一実施形態」または「実施形態」への任意の言及は、実施形態に関連して説明される特定の要素、特徴、構造、または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所における「一実施形態では」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すとは限らない。
【0096】
いくつかの実施形態は、「結合される」および「接続される」という表現をそれらの派生語と共に使用して説明され得る。例えば、いくつかの実施形態は、２つ以上の要素が直接物理的または電気的に接触していることを示すために「結合される」という用語を使用して説明され得る。しかしながら、「結合される」という用語は、２つ以上の要素が互いに直接接触していないが、それでもなお互いに協働または相互作用することも意味し得る。実施形態は、この文脈において限定されない。
【0097】
本明細書で使用される場合、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」またはそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含を含むことが意図される。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されず、明示的に列挙されていないかまたはそのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に固有の他の要素を含み得る。さらに、逆のことについて明確に述べられていない限り、「または」は、排他的論理和ではなく、包括的論理和を指す。例えば、条件ＡまたはＢは、Ａが真（または存在する）およびＢが偽（または存在しない）、Ａが偽（または存在しない）およびＢが真（または存在する）、ならびにＡとＢとの両方が真（または存在する）のいずれか１つによって満たされる。
【0098】
さらに、「ａ」または「ａｎ」の使用は、本明細書の実施形態の要素および構成要素を説明するために使用される。これは、単に便宜上、および本発明の一般的な意味を与えるために行われる。この説明は、１つまたは少なくとも１つを含むと読まれるべきであり、別の意味であることが明確ではない限り、単数形には複数形も含まれる。
【0099】
本開示を読めば、当業者は、本明細書に開示された原理を介して対話型メッセージを作成するためのシステムおよびプロセスのためのさらなる代替的な構造および機能設計を理解するであろう。したがって、特定の実施形態および用途を図示および説明してきたが、開示された実施形態は、本明細書に開示された正確な構造および構成要素に限定されないことが理解されよう。添付の特許請求の範囲に定義された精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された方法および装置の構成、動作および詳細において様々な明らかな修正、変更および変形を行うことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【国際調査報告】