foldseek

Foldseek 構造検索

前提条件

要件	最小	推奨
Python	3.8+	3.10
RAM	8GB	16GB
ディスク	10GB	50GB（ローカルデータベース用）

実行方法

注: Foldseek はローカルまたはウェブサーバー経由で実行できます。GPU は不要です。

オプション 1: ウェブサーバー（手軽ですが、レート制限があります。利用は控えめにしてください）

# Upload structure to web server
curl -X POST "https://search.foldseek.com/api/ticket" \
  -F "[email protected]" \
  -F "database[]=afdb50" \
  -F "database[]=pdb100"

オプション 2: ローカルインストール

# Install Foldseek
conda install -c conda-forge -c bioconda foldseek

# Search PDB
foldseek easy-search query.pdb /path/to/pdb100 results.m8 tmp/

# Search AlphaFold DB
foldseek easy-search query.pdb /path/to/afdb50 results.m8 tmp/

オプション 3: Python API

import subprocess
import pandas as pd

def foldseek_search(query_pdb, database, output="results.m8"):
    """Run Foldseek search."""
    subprocess.run([
        "foldseek", "easy-search",
        query_pdb, database, output, "tmp/",
        "--format-output", "query,target,pident,alnlen,evalue,bits"
    ])
    return pd.read_csv(output, sep="\t",
                       names=["query", "target", "pident", "alnlen", "evalue", "bits"])

主なパラメーター

パラメーター	デフォルト	説明
--min-seq-id	0.0	最小配列同一性
-e	0.001	E 値のしきい値
--alignment-type	2	0=3Di、1=TM、2=3Di+AA
--max-seqs	1000	プリフィルターを通過する最大ヒット数。この値を小さくすると感度が低下します

データベース

データベース	説明	サイズ
pdb100	PDB 鎖	約 340K 構造
afdb50	配列同一性 50% でクラスタリングされた AlphaFold DB	約 53M 構造
swissprot	SwissProt 構造	約 540K 構造
cath50	CATH ドメイン	約 50K ドメイン

出力形式

# results.m8 (tabular)
query   target          pident  alnlen  evalue  bits
query   1abc_A          85.2    120     1e-45   180.5
query   2def_B          72.1    115     1e-32   145.2

出力例

正常に実行された場合

$ foldseek easy-search query.pdb pdb100 results.m8 tmp/
# results.m8 columns: query target pident alnlen mismatch gapopen qstart qend tstart tend evalue bits
query   1abc_A  85.2  120  ...  1e-45  180.5
query   2def_B  72.1  115  ...  1e-32  145.2

上記のヒット同一性と E 値はプレースホルダーです。foldseek は、他のツールで表示される [INFO] 行を出力しません。

判断フロー

Should I use Foldseek?
│
├─ What are you searching?
│  ├─ By 3D structure → Foldseek ✓
│  ├─ By sequence → Use BLAST (uniprot skill)
│  └─ Both → Run both, compare results
│
└─ What do you need?
   ├─ Find structural homologs → Foldseek ✓
   ├─ Remote homolog detection → Foldseek ✓
   ├─ Structural clustering → Foldseek ✓
   └─ Functional annotation → Cross-reference with UniProt

よくある使用例

類似した設計を探す

# Compare your design to PDB
foldseek easy-search design.pdb pdb100 similar_natural.m8 tmp/

新規性を確認する

# Ensure design is novel (low similarity to known)
foldseek easy-search design.pdb afdb50 novelty.m8 tmp/

# Novel if: top hit identity < 30%

足場を検索する

# Find scaffolds for motif grafting
foldseek easy-search motif.pdb pdb100 scaffolds.m8 tmp/ \
  --min-seq-id 0.0 -e 10

---

検証

wc -l results.m8  # Number of hits

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トラブルシューティング

ヒットが見つからない場合: E 値のしきい値を下げるか、より大きなデータベースを試してください
ヒットが多すぎる場合: min-seq-id のしきい値を上げてください
検索が遅い場合: より小さなデータベースを使用してください

エラーの解釈

エラー	原因	対処方法
Database not found	パスが間違っています	データベースの場所を確認してください
Invalid PDB	構造の形式が正しくありません	PDB 形式を検証してください
Out of memory	データベースが大きすぎます	RAM を増やすか、ウェブサーバーを使用してください

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次の手順: pdb スキルでヒットをダウンロードし、足場設計に使用します。