【ペプチド】ペプチド関連のin silicoツールを網羅してみた

論文タイトル

In silico Approaches for the Design and Optimization of Interfering Peptides Against Protein-Protein Interactions

出典

Front Mol Biosci. 2021 Apr 28;8:669431.

In silico Approaches for the Design and Optimization of Interfering Peptides Against Protein-Protein Interactions - PubMed
Large contact surfaces of protein-protein interactions (PPIs) remain to be an ongoing issue in the discovery and design of small molecule modulators. Peptides a...
pubmed.ncbi.nlm.nih.gov

確認したいこと

  • ホットスポットをデザインする手法

要旨

ペプチドに特化して、データベース、構造予測、デザインに関わるin silicoツールについて紹介しています。

用語

  • AMP: antimicrobial peptide
  • ACP: anti-cancer peptide
  • CPP: cell penetrating peptide

章立て

  1. 緒言
  2. ペプチド配列と構造のデータベース
  3. ペプチドデザインのためのin silicoツールとアルゴリズム
  4. ペプチドモデリングのためのin silicoツールとアルゴリズム
    1. PEPstr
    2. Protinfo
    3. PEP-FOLD
    4. I-Sites/Hmmstr/Rosetta
    5. PepLook
    6. PepSite/FlexPepDock
  5. タンパク質間相互作用予測のためのin silicoツール
    1. 情報に基づくアプローチ
      1. 類似性に基づく手法
        1. 配列と構造に基づく手法
        2. メタサーバー
      2. 進化に基づく手法
    2. ドッキングに基づくアプローチ
  6. ホットスポット予測のためのin silicoツール
  7. ペプチド・タンパク質ドッキングツール
  8. ペプチド・タンパク質間相互作用のためのバーチャルスクリーニング手法
    1. リガンドに基づくバーチャルスクリーニング
    2. 構造に基づくバーチャルスクリーニング
    3. リガンドと構造に基づく手法の組み合わせ
  9. ペプチドの相互作用効果の最適化
  10. ペプチド・タンパク質間結合エネルギーの計算ツール
    1. エンドポイント手法
    2. 化学的な手法
    3. パスサンプリング
    4. 共通の課題
  11. 考察

解説など

本論文では、ペプチドに特化して、データベース・構造予測・デザインに関わるin silicoツールについて紹介しています。各トピックに対して、実際に実装されたツールとその利用例を並べて説明する、といった流れで解説されていました。

この記事では目次的に、紹介されたツールをリスト化してご紹介します。

データベース

抗菌ペプチド(AMP)データベース
汎用的
  • APD (antimicrobial peptide database)
  • CAMP (collection of antimicrobial peptide)
  • DBAASP (database of antimicrobial activity and structure of pepitdes)
特定のAMPファミリーに特化
  • Defensins Knowledgebase (ディフェンシン）
  • BAGEL4（バクテリオシン）
  • BACTIBASE（バクテリオシン）
  • PhytAMP（植物AMP）
  • Peptaibol（ペプタイボール）
  • InverPep（無脊椎動物AMP）
ターゲットデリバリーデータベース
  • CPPsite（膜透過ペプチド）
  • TumorHoPe（腫瘍組織認識）
疾患データベース
  • PDB（FDA承認薬）
  • CancerPPD（抗がんペプチド）
  • AntiTbPdb（抗マイコバクテリア・抗結核ペプチド）
  • HIPdb（HIV阻害）
  • AVPdb（抗ウイルス）
  • ParaPep（抗寄生虫）
  • Hemolytik（溶血性・非溶血性ペプチド）
  • WALTZ-DB（アミロイド形成性ペプチド）
  • BIOPEP（生理活性ペプチド）
  • StraPep（生理活性ペプチド）
  • SATPdb（生理活性ペプチド）

ペプチド設計ツール

AMP予測
  • APD3
  • CAMPR3
  • Deep-AmPEP30
  • AVPred
  • AVCpred
  • Meta-iAV
  • Antifp
  • AtbPpred
  • ClassAMP
  • iAMPpred
ACP予測
  • iACP
  • MLACP
  • ACPred
  • AntiCP 2.0
CPP予測
  • CellPPD
  • CPPpred
  • CPPRED-RF

ペプチド構造予測

  • PEPstr
  • Protinfo
  • PEP-FOLD
  • PEP-FOLD3
  • Hmmstr/Rosetta
  • PepLook
  • PepSite/FlexPepDock

ホットスポット予測

  • Asedb(Alanine Scanning Energetics Database)
  • BID (Binding Interface Database)
  • FoldX
  • PP_Site
  • FTMAP
  • PCRPi
  • HotPoint
  • HSPred
  • MINERVA
  • KFC2

ホットスポットについて

ホットスポット予測の項において、ホットスポットの一般的な特徴が言及されていました。私が参考になった情報を以下に記載します。

  • PPIに関与する接触面は1500~3000Å
  • ホットスポットは結合界面の少数（9.5%）の残基で形成される
  • アラニンへの突然変異で、結合自由エネルギーが2kcal/mol以上低下する残基をホットスポットと呼ぶ
  • ホットスポットは、主にチロシン、アルギニン、トリプトファンで構成される

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