生体高分子の表示方法及び装置

【課題】蛋白質やアミノ酸などの生体高分子の全体像と部分的な詳細情報を同一画面に表示し、解析効率、精度の向上を図ること。
【解決手段】データベースから生体高分子の全体構造に関する情報を読出して生体高分子の全体構造の像を表示画面に表示する手段と、表示された全体構造の像のうちユーザに指定された部分の詳細構造に関する情報を前記データベースから読み出して前記全体構造の像と詳細構造に関する情報とを同一画面上に表示する手段とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アミノ酸や蛋白質等の生体高分子の構造を表示する方法及び装置に係り、特に蛋白質などの生体高分子の全体構造に関する像とユーザが指定した部分の詳細な構造に関する情報とを同時に同一画面に表示する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バイオインフォマティクスの世界において、蛋白質などの生体高分子の全体構造に関する像と部分的な詳細な構造に関する配列情報の両方が必要となるが、同時に両方の情報を見比べることが非常に困難である。
例えばゲノム解析において、ヒトゲノムのゲノム解析は終了し、他の生物も続々とゲノム解析が進んでいる。それらは膨大な量ですべてのシークエンス情報（配列情報）を１画面に収めることは不可能である。その結果、全体像を絵で表すことになるが、それではシークエンスの詳細がわからなくなる。従来は全体像を表示する画面と詳細部分を拡大した画面を別にすることによって解決してきたが、全体構造の像と部分的情報の連携ができていないため、わかりにくく、解析効率や精度を下げる要因になっている。
蛋白質の機能解析においても、蛋白質の立体構造を表示するのに全体像を絵で表すことになるが、その際も配列情報等の詳細が分からなくなる。従来は対象の部位に矢印や色を用いて、アミノ酸やアノテーション等の部位を区別して表現していたが、さらに詳細な配列情報は別画面で見る必要があり、配列情報を全体像と同一の画面で連携して見ることが困難な状況である。
従来、この種の表示方法として下記の特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３９２５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ライフサイエンス分野において、生体高分子の膨大な量の配列情報の中から目的の情報を抽出して解析するには、全体像と部分的な配列情報を別々に見ていく従来の手法では、十分な解析効率や精度を得ることができないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、ライフサイエンス分野において、生体高分子の全体像と部分的な配列情報を同一画面上で同時に表示し、解析効率や精度を向上させることができる生体高分子の表示方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る生体高分子の表示方法は、生体高分子表示装置がデータベースから生体高分子の全体構造に関する情報を読出して生体高分子の全体構造の像を表示画面に表示するステップと、表示された全体構造の像のうちユーザに指定された部分の詳細構造に関する情報を前記データベースから読み出して前記全体構造の像と詳細構造に関する情報とを同一画面上に表示するステップとを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る生体高分子の表示装置は、データベースから生体高分子の全体構造に関する情報を読出して生体高分子の全体構造の像を表示画面に表示する手段と、表示された全体構造の像のうちユーザに指定された部分の詳細構造に関する情報を前記データベースから読み出して前記全体構造の像と詳細構造に関する情報とを同一画面上に表示する手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ライフサイエンス分野において、蛋白質などの生体高分子の全体像と部分的な配列情報を別々にして見ていた問題を解決し、全体像と部分的な配列情報を同時に同一画面で確認することが可能になり、解析効率、精度の向上に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る生体高分子表示装置の実施の形態を示す全体構成図である。
本実施形態の生体高分子表示装置は、様々な生物種の塩基配列情報とそのアミノ酸情報、注釈情報が格納されたシークエンスデータベース１０１１と、タンパク質の配列情報、塩基配列情報、アミノ酸情報、構造座標、注釈情報が格納された蛋白質データベース１０１２から成るデータベース１０１を備えている。また、データベース１０１の更新処理および検索処理を行うデータ処理部１０２、拡大のスケール、注釈の位置、注釈の色、注釈の内容を入力する入力部１０３、拡大画面、注釈の内容を画面に表示する表示部１０４から成るコンピュータ１０５を備えている。
【０００９】
シークエンスデータベース１０１１は、図６に示すように、配列ＩＤ、配列名、ゲノム配列、アミノ酸配列のデータから構成されるテーブル１０１１Ａと、配列ＩＤ、注釈名、注釈内容、注釈位置、注釈色のデータから構成されるテーブル１０１１Ｂから構成されている。
配列ＩＤは、ユーザが配列情報をデータベース１０１１に登録する際に指定する固有の識別情報である。
【００１０】
本実施形態の装置では、データ処理部１０２に実装されたプログラム１０２１が、配列ＩＤを用いてシークエンスデータベース１０１１に登録されているテーブル１０１１Ａにアクセスし、ゲノム配列を取得して画面に表示する。そしてテーブル１０１１Ｂにアクセスし、注釈情報を取得してゲノム配列に注釈の色を表示する。
【００１１】
一方、蛋白質データベース１０１２は、図７に示すように、タンパクＩＤ、タンパク質名、ＰＤＢファイルパスのデータから構成されるテーブル１０１２Ａと、タンパクＩＤ、注釈名、注釈内容、注釈位置、注釈色のデータから構成される１０１２Ｂから構成されている。
テーブル１０１２ＡのＰＤＢファイルパスにあるＰＤＢとは、蛋白質構造データバンク（Protein Data Bank）の略称であり、タンパク質と核酸の３次元構造の構造座標を蓄積している国際的な公共データベースである。ＰＤＢファイルは、ＰＤＢが扱っているフォーマットファイルのことで、ＰＤＢファイルパスにＰＤＢファイルのファイルパスが格納されている。
テーブル１０１２Ｂの注釈位置には、注釈情報が位置する構造座標が格納されている。
データ処理部１０２のプログラム１０２１は、タンパクＩＤを用いて蛋白質データベース１０１２に登録されているテーブル１０１２Ａにアクセスし、蛋白質の立体構造に係る座標情報を取得し、立体構造図を表示する。そしてテーブル１０１２Ｂにアクセスし、注釈情報を取得して、蛋白質の立体構造図に注釈の色を表示する。
【００１２】
図２は、解析対象のアミノ酸の全体構造の像とユーザに指定された部分の詳細構造の情報であるゲノム配列情報を同時に表示する拡大虫眼鏡インタフェース画面の一例を示す図である。
この拡大虫眼鏡インタフェース画面は、プログラム１０２１が表示部１０４に表示する。
ここで例示する拡大虫眼鏡インタフェース画面は、アミノ酸などの全体像を表示する全体像表示ウインドウ２０１と、全体像の中の一部分をユーザに選択させるカーソル部２０２と、ユーザに指定された部分の詳細情報（アミノ酸にあってはゲノム配列）を表示する部分情報表示ウインドウ２０３と、拡大のスケールと注釈の色を設定する虫眼鏡設定ウインドウ２０４で構成されている。
【００１３】
部分情報表示ウインドウ２０３は、ユーザが入力した注釈に対し色を付けて表示する表示部２０３１と、注釈の内容を表示する２０３２で構成されている。
虫眼鏡設定ウインドウ２０４は、ユーザに指定された部分の詳細情報を表示する際の拡大スケールを選択する入力部２０４１と、注釈の色を入力する入力部２０４２と、注釈の内容を入力する入力部２０４３と、注釈の内容を登録する入力部２０４４で構成されている。
入力部２０４１でＤＮＡ(デオキシリボ核酸)レベルで部分情報を表示するか、アミノ酸レベルで部分情報を表示するか選択することができる。
また、入力部２０４２で注釈を入れた際の色の設定を行うことができる。さらに入力部２０４３で注釈の内容を入力することができる。また、入力部２０４４で入力部２０４２と入力部２０４３で入力された内容を元に、表示部２０３１と表示部２０３２の注釈情報を表示する。
【００１４】
図３は、解析対象の蛋白質の全体構造の像とユーザに指定された部分の情報を同時に表示する拡大虫眼鏡インタフェース画面の一例を示す図である。
図２の例と同様に、蛋白質の全体構造を表示する全体像表示ウインドウ３０１と、蛋白質の立体構造の中の一部分をユーザに選択させるカーソル部３０２と、選択された部分の詳細情報を表示する部分情報表示ウインドウ３０３と、拡大のスケールと注釈の色を設定する虫眼鏡設定ウインドウ３０４で構成されている。
虫眼鏡設定ウインドウ３０４は、ユーザに指定された部分の詳細情報を表示する際の拡大スケールを選択する入力部３０４１と、注釈の色を入力する入力部３０４２と、注釈の内容を入力する入力部３０４３で構成されている。入力部３０４１でＤＮＡ(デオキシリボ核酸)レベルで部分情報を表示するか、アミノ酸レベルで部分情報を表示するか選択することができる。入力部３０４２で注釈を入れた際の色の設定を行うことができる。また、入力部３０４３で注釈の内容を入力することができる。
【００１５】
図４は、拡大虫眼鏡インタフェース画面を表示するプログラム１０２１の処理の概要を示すフローチャートである。
プログラム１０２１は、まず、解析対象のアミノ酸の配列情報、ゲノム配列情報、タンパク質の配列情報、立体構造図の情報をデータベース１０１に格納する（ステップ４０１）。
次に、登録されたシークエンスの全体像、もしくはタンパク質の立体構造の全体像を図２または図３で例示した全体像表示ウインドウ２０１または３０１に表示する（ステップ４０２）。
【００１６】
次に、部分的な詳細情報を表示する際の拡大スケール、注釈の色などのパラメータを入力させ、データベース１０１のテーブル１０１１Ｂ，１０１２Ｂに登録する（ステップ４０３）。
次に、虫眼鏡形状のカーソル部２０２，３０２を使って拡大したい部分がユーザに選択されると（ステップ４０４）、その選択された部分の詳細情報（例えばアミノ酸にあってはゲノム配列、蛋白質にあってはアミノ酸配列）をデータベース１０１から読出し、部分情報表示ウインドウ２０３または３０３に表示する（ステップ４０５）。
ユーザが虫眼鏡形状のカーソル部２０２，３０２を移動して別の部分を指定した場合、その部分に注釈があった場合は、設定された注釈の色を配列に色付けし、注釈内容も部分表示ウインドウ２０３または３０３に表示させる（ステップ４０７）。
【００１７】
図５は、部分表示ウインドウ上で選択した部分に対し、注釈の色と内容を登録した場合の処理概要を示したフローチャートである。
プログラム１０２１は、虫眼鏡形状のカーソル部２０２，３０２で選択した部分に対する拡大画面を表示する（ステップ５０１）。次に、ユーザがマウスのドラッグ機能を用いて注釈を入れたい配列を選択し（ステップ５０２）、さらに注釈の色と注釈の内容を入力し（ステップ５０３）、登録ボタン２０４４を押下したならば（ステップ５０４）、部分情報表示ウインドウ２０３または３０３で選択された部分情報に対し、色付けの注釈の内容を付加して登録する（ステップ５０５）。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る生体高分子の表示装置の実施形態を示す全体構成図である。
【図２】生体高分子の全体像と部分詳細情報を表示する画面の一例を示す図である。
【図３】生体高分子の全体像と部分詳細情報を表示する画面の他の例を示す図である。
【図４】生体高分子の全体像と部分詳細情報を表示するプログラムの表示処理の概要を示すフローチャートである。
【図５】生体高分子の全体像と部分詳細情報を表示するプログラムの注釈情報等の入力処理を示すフローチャートである。
【図６】シークエンスＤＢの構成を示す図である。
【図７】蛋白質ＤＢの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０１データベース
１０２データ処理部
１０３入力部
１０４表示部
２０１全体像表示ウインドウ
２０３部分情報表示ウインドウ
１０１１シークエンスＤＢ
１０１２蛋白質ＤＢ
１０２１プログラム

【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体高分子表示装置がデータベースから生体高分子の全体構造に関する情報を読出して生体高分子の全体構造の像を表示画面に表示するステップと、表示された全体構造の像のうちユーザに指定された部分の詳細構造に関する情報を前記データベースから読み出して前記全体構造の像と詳細構造に関する情報とを同一画面上に表示するステップとを備えることを特徴とする生体高分子の表示方法。
【請求項２】
データベースから生体高分子の全体構造に関する情報を読出して生体高分子の全体構造の像を表示画面に表示する手段と、表示された全体構造の像のうちユーザに指定された部分の詳細構造に関する情報を前記データベースから読み出して前記全体構造の像と詳細構造に関する情報とを同一画面上に表示する手段とを備えることを特徴とする生体高分子の表示装置。

【図１】