protein-structure-analysis

タンパク質構造解析 — パイプラインスキル（最小限の足場）

概要

タンパク質構造タスク向けに、ツール選択のロジック、形式変換のルール、特定分野での注意点を追加します。エージェントはすでに Biopython／PyMOL の構文を把握しています。このスキルは、よくあるパラメーターやワークフローのミスを防ぎます。

使用方法

• PDB／mmCIF の解析、RMSD の計算、ポケットの検出、形式の変換を行う場合に有効化します
• ラマチャンドランプロット、接触マップ、B 因子解析、DSSP 割り当てを行う場合に有効化します
• 下流のドッキングに向けて構造を準備する場合（PDBQT エクスポート）に有効化します

主な概念

SMCRA 階層： Structure → Model → Chain → Residue → Atom。常に適切なレベルで反復処理してください。NMR ファイルには複数のモデルがあります。

Altloc： 空白以外のコード（'A'、'B'）で示される代替コンフォメーションです。幾何計算を行う前に、1 つに絞り込んでください。

fpocket の出力： 入力ファイルの隣ではなく、現在の作業ディレクトリに <basename>_out/ を書き込みます。ポケットはドラッガビリティスコア（0～1）順にランク付けされます。

判断ロジック

ツールの選択

タスク	ツール	主な考慮事項
PDB／mmCIF の解析	Biopython PDBParser／MMCIFParser	常に QUIET=True を渡します
RMSD の重ね合わせ	Bio.PDB.Superimposer	同じ長さの 1 対 1 対応する原子リストが必要です
結合ポケットの検出	fpocket CLI	クリーンな PDB（altloc と不要な HETATM を含まないもの）が必要です
ポケットの可視化	PyMOL（ヘッドレスでは -cq）	ポケット選択には byres all within 5 of organic を使用します
接触解析	Bio.PDB.NeighborSearch	デフォルトのカットオフは 4.0 Å。原子ペアを返します
二次構造	Biopython 経由の DSSP	新しいインストールではバイナリ名は mkdssp です
形式：PDB→mmCIF	Bio.PDB.MMCIFIO	座標の損失はありません
形式：PDB→PDBQT	obabel -O out.pdbqt -xr	先に水素を追加するには -xh を追加します
ラマチャンドラン	PPBuilder → get_phi_psi_list()	末端は None を返すため、確認が必要です

RMSD の種類の選択

シナリオ	使用する原子	備考
主鎖の比較	Cα のみ	フォールド類似性の標準です
ループの柔軟性	主鎖すべて（N、Cα、C、O）	局所的な偏差を捉えます
結合部位の比較	リガンドから 5 Å 以内の全原子	先に残基を選択する必要があります
配列が同一	全原子	同じ長さの鎖にのみ有効です

重要なパラメーター

パラメーター	値	変更する場合
NeighborSearch のカットオフ	4.0 Å	水素結合では 3.5、疎水性相互作用では 5.0
Superimposer の原子	Cα	全原子を使うのは配列が同一の場合のみ
fpocket -m（最小アルファ球数）	35（デフォルト）	小さく浅いポケットでは 15 に下げます
DSSP バイナリ名	mkdssp	古いインストールでは dssp を使用します
obabel -xr フラグ	受容体モード	柔軟なリガンドの PDBQT では省略します
PPBuilder と CaPPBuilder の比較	PPBuilder	CaPPBuilder は Cα のみのトレースに限って使用します

よくある間違い

• 誤り： PDB 内のモデルは 1 つだけだと思い込む → 正解： 必ず structure[0] を使うか、モデルを反復処理します → 理由： NMR アンサンブルには多数のモデルがあり、そのまま反復処理すると想定外の原子に遭遇します

• 誤り： ジオメトリ計算で altloc を無視する → 正解： atom.get_altloc() in ('', 'A') でフィルタリングします → 理由： 重複した原子により、RMSD と二面角の計算が不正確になります

• 誤り： 主鎖を対象としているのに、全原子の RMSD を計算する → 正解： フォールドを比較する場合は Cα に限定します → 理由： 側鎖によって RMSD が増大し、配列が完全には一致しない場合に対応付けが崩れます

• 誤り： Superimposer に長さの異なる原子リストを渡す → 正解： 残基番号で対応付けし、同じ長さの並行リストを作成します → 理由： set_atoms() では厳密な 1 対 1 の対応が必要です

• 誤り： PDBQT にエクスポートする前に水素を追加しない → 正解： obabel -xh を実行してから -xr -O receptor.pdbqt を実行します → 理由： 結晶構造の PDB には水素原子が含まれていません。ドッキングのスコアリングには水素原子が必要です

• 誤り： 主鎖の計算に HETATM や水を含める → 正解： residue.id[0] == ' ' でフィルタリングします → 理由： ヘテロ原子と水によって、ファイ・プサイ角や主鎖 RMSD の計算が不正確になります

• 誤り： None のファイ・プサイ角に math.degrees() を使う → 正解： if phi is not None and psi is not None で確認します → 理由： 鎖の末端では None が返され、TypeError により処理がクラッシュします

• 誤り： dssp というデフォルトのバイナリ名を想定する → 正解： DSSP() に dssp='mkdssp' を渡します → 理由： 新しいバージョンのインストールでは mkdssp しか提供されない場合があります

• 誤り： fpocket の出力が入力ファイルの隣に生成されると思い込む → 正解： 対象ディレクトリから実行するか、実行後に出力を移動します → 理由： fpocket は入力ファイルの場所ではなく、現在の作業ディレクトリに出力します

• 誤り： パーサーで QUIET=True を指定し忘れる → 正解： PDBParser(QUIET=True) を使います → 理由： 致命的ではない警告が標準出力に大量に表示され、実際のエラーが見えにくくなります

回答形式

• ユーザーが必要とするコマンドまたはコードを最初に提示し、その後で説明します
• 次の構成にします：入力の確認 → 動作するコード → 主なパラメーターの説明 → 注意点
• 各タスクにつき、完全に動作する例を 1 つ示します。すべての代替案は示しません
• コードコメントは必要最小限にして、実用的な内容にします
• 目安：コード 50～100 行と、それを補足する簡潔な説明