tooluniverse-protein-modification-analysis

タンパク質の翻訳後修飾解析

iPTMnet（主要）、ProtVar（機能的コンテキスト）、UniProt（ベースライン）、STRING（相互作用）、ELM（線形モチーフ）、MassIVE/ProteomeXchange（実験データ）を使用した、包括的なPTM解析です。

iPTMnet は停止中です（2026-10-08 確認）。 REST API は、ウェブサイトが稼働している一方で、少なくとも2026-09-20以降、すべてのリクエストに HTTP 503 を返しているため、以下の iPTMnet_* 呼び出しは現在すべてこのエラーを返します。まず1回呼び出してみて、503 が返された場合は、各フェーズに記載された代替手段を使用してください。修飾残基には UniProt_get_ptm_processing_by_accession（キュレーションされている場合は修飾酵素も含む）、酵素と基質のペアには OmniPath_get_enzyme_substrate、質量分析のエビデンスには EBIProteins_get_proteomics_ptm を使用します。iPTMnet のプロテオフォームおよび PTM 依存性相互作用データを置き換えるものはありません。レポートでは、情報を補って埋めるのではなく、その旨を明記してください。

推測せずに調べる

• PTM 部位／酵素：iPTMnet_get_ptm_sites
• 機能的影響：ProtVar_get_function + iPTMnet_get_ptm_ppi
• プロテオフォーム：iPTMnet_get_proteoforms
• 線形モチーフ：ELM_get_instances

説明するだけでなく計算する

解析に計算（統計、データ処理、スコアリング、エンリッチメント）が必要な場合は、Bash 経由で Python コードを作成して実行してください。何をするかを説明するのではなく、実行して実際の結果を報告してください。データの取得には ToolUniverse ツールを使用し、解析には Python（pandas、scipy、statsmodels、matplotlib）を使用してください。

ドメインに関する考察

PTM はコンテキストに依存します。同じリン酸化部位でも、キナーゼやエフェクターによって活性化または阻害されることがあります。必ず、どの酵素によるものか、機能的影響は何か、どの細胞コンテキストで生じるかを確認してください。

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主な原則

1. まず曖昧さを解消する -- iPTMnet を呼び出す前に UniProt アクセッションを特定する
2. iPTMnet は SOAP スタイル -- すべての呼び出しで operation パラメーターが必要
3. エビデンスの段階を区別する -- 実験的エビデンス（T1）と予測（T4）を区別する
4. 英語のクエリを優先する

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ワークフロー

Phase 0: Protein Disambiguation → UniProt accession
Phase 1: PTM Site Inventory → iPTMnet_get_ptm_sites
Phase 2: Proteoform Analysis → iPTMnet_get_proteoforms
Phase 3: PTM-Dependent Interactions → iPTMnet_get_ptm_ppi
Phase 4: Functional Context → ProtVar_get_function at key sites
Phase 4b: Linear Motif Context → ELM_get_instances for SLiM overlap
Phase 4c: Experimental Data → MassIVE/ProteomeXchange
Phase 5: Synthesis & Report

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フェーズ 0：曖昧さの解消

• iPTMnet_search(operation="search", search_term="TP53", role="Substrate") -- UniProt ID を検索します
• ユーザーが UniProt アクセッションを直接指定した場合は、それを使用します
• iPTMnet が停止中の場合：UniProt_search(query="gene_exact:TP53 AND reviewed:true", organism="human", limit=3) でアクセッションを検索します（単に「TP53」と検索すると、P04637 よりも TP53TG5 と TP53BP1 が上位に表示されます）
• 該当する候補が複数ある場合は、ヒトのエントリを選択します

フェーズ 1：PTM 部位

iPTMnet_get_ptm_sites(operation="get_ptm_sites", uniprot_id="P04637") -- 位置、残基、修飾タイプ、酵素、エビデンスを返します。修飾タイプごとにまとめます。代替手段：UniProt_get_ptm_processing_by_accession(accession="P04637")（修飾残基。キュレーションされている場合は説明に修飾酵素も含まれます。例：「Phosphoserine; by HIPK4」）、残基と修飾タイプを含む酵素と基質のペアには OmniPath_get_enzyme_substrate(substrates="TP53")、MS で観測された部位には EBIProteins_get_proteomics_ptm(accession="P04637") を使用します。

フェーズ 2：プロテオフォーム

iPTMnet_get_proteoforms(operation="get_proteoforms", uniprot_id=...) -- 個別の PTM 組み合わせを取得します。20件を超える場合は、機能または疾患の注釈があるものに注目します。

フェーズ 3：PTM 依存性相互作用

iPTMnet_get_ptm_ppi(operation="get_ptm_ppi", uniprot_id=...) -- 相互作用タンパク質、PTM 部位、作用（可能にする／妨げる）を取得します。STRING_get_interaction_partners(identifiers=gene, species=9606, required_score=700) で補完します。iPTMnet が停止中の場合、OmniPath_get_enzyme_substrate(enzymes=gene) と (substrates=gene) で、多くの PTM 依存性相互作用の背景にある酵素と基質のペアを取得できますが、修飾が結合を可能にするのか妨げるのかはわかりません。

フェーズ 4：機能的コンテキスト

ProtVar_get_function(accession=..., position=N, variant_aa=AA) -- ドメイン、活性部位、結合部位、保存性を取得します。評価の優先度：活性部位の PTM > ドメインのコア > 無秩序領域。

Phase 4b：線形モチーフ（ELM）

ELM_get_instances(operation="get_instances", uniprot_id=..., motif_type="MOD") -- MOD = 修飾部位、DEG = 分解シグナルです。Phase 1 の PTM 位置と相互参照してください。モチーフの詳細は ELM_list_classes(operation="list_classes") を使用してください。

Phase 4c：実験データ

公開 MS データセットには、MassIVE_search_datasets(species="9606") と MassIVE_get_dataset(accession="MSV...") を使用してください。

Phase 4d：EBI Proteins によるクロスバリデーション（構造、抗原性、MS ペプチドのエビデンス）

src/tooluniverse/data/ebi_proteins_ext_tools.json には、EBI Proteins API の UniProt アクセッションをキーとする 11 個のツールが用意されています。これらは、前述の iPTMnet／ProtVar の知見を裏付けたり拡張したりするための、独立した第 2 のエビデンスソースであり、置き換えるものではありません。

ツール	返される内容	使用する場面
EBIProteins_get_mutagenesis	実験的に特性評価された点変異の影響（機能の獲得／喪失、結合／構造への影響）。文献エビデンスに基づき UniProtKB がキュレーション	PTM に隣接する残基の機能的重要性を、iPTMnet とは独立した直接的な変異導入エビデンスで裏付ける場合
EBIProteins_get_proteomics_ptm	PeptideAtlas／ProteomicsDB／MaxQB／EPD による MS エビデンスに裏付けられた PTM 部位	iPTMnet の PTM 判定を生の MS 検出エビデンスと照合する場合。これは検出エビデンスであり、キュレーション済み／注釈付きの PTM 生物学的知見ではありません。したがって、ここでヒットしても「機能が知られている」ではなく「MS で観測された」として扱ってください
EBIProteins_get_features	カテゴリ別（DOMAINS_AND_SITES、MOLECULE_PROCESSING、PTM、STRUCTURAL、TOPOLOGY、VARIANTS、MUTAGENESIS。デフォルトは DOMAINS_AND_SITES）に統合された UniProt のフィーチャー	category="PTM" を指定して、UniProt がキュレーションした PTM 注釈を 1 回の呼び出しで取得する場合。PTM フィーチャーの行だけが必要なとき、UniProt 全体を調べるより迅速です
EBIProteins_get_antigen	一致信頼度スコア付きの予測抗原領域	抗原領域の近く、または内部にある PTM 部位が抗体結合に影響する可能性があります。PTM 研究の成果を抗体や免疫測定法の設計に活用する場合に関連します
EBIProteins_get_coordinates	UniProt タンパク質から Ensembl 遺伝子／転写産物 ID、染色体、鎖、エクソン数への対応	PTM 残基の位置をゲノム座標に対応付け、ゲノムブラウザーで相互参照する場合
EBIProteins_get_proteomics_peptides	一般的な MS ペプチドレベルの検出エビデンス（位置、一意性、ソース DB）	その領域の PTM 判定を信頼する前に、PTM を持つタンパク質領域が質量分析で実際に観測されていることを確認する場合
EBIProteins_get_hpp_peptides	Human Proteome Project のペプチドエビデンス。同じアクセッションに対する get_proteomics_peptides よりも、通常はエビデンスセットが大きく、基準も厳格です	利用可能な中で最も強い MS による確認が必要な場合は、get_proteomics_peptides よりこちらを優先してください（ヒトタンパク質のみ）

既知の不具合（推測ではなく、実際の動作を確認済み）： EBIProteins_get_rna_editing は、文書に記載されたこのツール自身のサンプルアクセッション 2 件（P42262、P28335）のどちらについても、https://www.ebi.ac.uk/proteins/api/rna_editing/... から直接 HTTP 404 を返します。一方、同じ API の関連する mutagenesis エンドポイントは、同じホストに対して 200 を返します。一時的な障害ではなく、EBI がエンドポイントを廃止または削除したようです。このツールに依存する前に、tu run EBIProteins_get_rna_editing '{"accession": "..."}' を直接実行して再確認してください。また、確認せずに、このツールから RNA 編集の結果を取得できるものとして提示しないでください。

タンパク質レベルのバリアント検索（Phase 1～4 の PTM ツールとは別であり、tooluniverse-variant-analysis の SPDI／HGVS／rsID の 表記変換 とも重複しません）：

ツール	返される内容	使用する場面
EBIProteins_get_variation	COSMIC／ClinVar／gnomAD／ExAC／UniProt の情報を統合した、UniProt アクセッションに対する既知のすべてのバリアント。臨床的意義と疾患との関連も含まれ、source_type と disease_only でフィルタリングできます	疾患の背景情報とともに、タンパク質上で報告されたすべてのバリアントを一度の呼び出しで取得したい場合
EBIProteins_get_variation_by_dbsnp	逆引き：dbSNP rsID を指定すると、そのバリアントを持つすべての UniProt エントリー（アイソフォームを含む）と、マッピングされたタンパク質レベルの影響が返されます	rsID があり、影響を受けるタンパク質／アイソフォームとその影響を確認したい場合 — tooluniverse-variant-analysis の NCBIVariation_* ツールは rsID↔SPDI↔HGVS 表記を変換しますが、このツールのように UniProt タンパク質への影響までは解決しません
EBIProteins_get_variation_by_hgvs	逆引き：HGVS ゲノム表記（NC_...:g....）を指定すると、該当するタンパク質レベルの影響とともに、重複するすべての UniProt エントリーが返されます	ゲノム HGVS 変異があり、まず表記を変換してから各タンパク質を個別に検索するのではなく、影響を受けるすべてのアイソフォームに対するアミノ酸への影響を一度の呼び出しで取得したい場合

3 つのツールはいずれも、クエリごとに複数の UniProt エントリーを返します（アイソフォーム、同じ位置を共有するパラログなど）。必ず total_entries／total_variants を確認し、どのエントリー／アイソフォームに基づく結果なのかを報告してください。最初のエントリーが標準型だと決めつけないでください。

単一カテゴリ用のショートカット（EBIProteins_get_features と同一のデータであることを検証済み）： EBIProteins_get_domains_sites、EBIProteins_get_molecule_processing、EBIProteins_get_structural_features はそれぞれ、単純な accession を受け取り、EBIProteins_get_features(accession, category="DOMAINS_AND_SITES"|"MOLECULE_PROCESSING"|"STRUCTURAL") とまったく同じ特徴リストを返します。P04637 で実際に検証した結果、DOMAINS_AND_SITES の 31 件の特徴はバイト単位で一致しました（軽微なフィールド名の違いのみ：専用ツールでは evidences[].source／.id がフラット化され、汎用ツールでは source_name／source_id がネストされています）。単一のカテゴリがすでに決まっている場合は専用ツールを使ってください（パラメーターが 1 つ少なくなります）。複数カテゴリをループで確認する場合は EBIProteins_get_features を使ってください。成熟型に切断される前駆体タンパク質には、EBIProteins_get_molecule_processing が便利です。たとえば P01308（インスリン）は、シグナルペプチド（1-24）、B 鎖（25-54）、C ペプチド（57-87）、A 鎖（90-110）を返します。

タンパク質とゲノム間の座標マッピング（2 つのツール。上記の既存の EBIProteins_get_coordinates の概要より詳細）：

ツール	方向	返される内容
EBIProteins_get_coordinate_mapping	タンパク質 → ゲノム	すべての転写産物アイソフォームにわたる、エクソン単位の残基からゲノム座標へのマッピング（染色体、鎖、エクソン境界）。EBIProteins_get_coordinates が返す情報（染色体／鎖／エクソンの数のみ）よりも詳細な、エクソンレベルの情報を取得できます
EBIProteins_get_proteins_by_genomic_loc	ゲノム → タンパク質	逆引き：taxonomy と location（"17:7676154"、1-based）、または chromosome と position を指定すると、その位置とコード配列が重複するすべての UniProt タンパク質と、影響を受ける正確な残基が返されます

実例（実際に検証済み）：EBIProteins_get_coordinate_mapping(accession="P04637") → TP53 は、染色体 17（逆鎖）の 6 つの転写産物、10 個のエクソン、位置 7669612-7676594 にマッピングされます。逆方向も確認できます：EBIProteins_get_proteins_by_genomic_loc(taxonomy="9606", location="17:7676154") → TP53（P04637）のタンパク質残基 72（Pro）、転写産物 ENST00000923569。染色体上のバリアント位置から影響を受けるタンパク質／残基を特定し、その残基に対して PTM／機能解析を行う前に、このツールを使ってください。 エピトープ（実験データ、IEDB 由来 — EBIProteins_get_antigen の予測された抗原領域とは別のデータです）： EBIProteins_get_epitopes(accession) は、実験でマッピングされた免疫エピトープ領域を配列、PubMed の根拠、IEDB ID とともに返します。たとえば、P04637（TP53）には 62 個のエピトープがマッピングされています。「この領域は配列パターンから抗原性がありそうか」ではなく、「この領域が実際に免疫応答を引き起こすことが示されているか」という質問には、EBIProteins_get_antigen よりこちらを使ってください。PTM と抗原性の観点からこのスキルにたどり着く、ワクチンや抗体の設計に関する質問に役立ちます。

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根拠の評価

ティア	基準
T1	機能データで検証された活性部位または結合部位の PTM
T2	ProtVar の注釈が付与された構造ドメイン内の PTM
T3	相関データのみ（質量分析による検出）
T4	実験による検証のない予測

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ツールのパラメーターリファレンス

ツール	主なパラメーター
iPTMnet_search	operation="search"、search_term、role
iPTMnet_get_ptm_sites	operation="get_ptm_sites"、uniprot_id
iPTMnet_get_proteoforms	operation="get_proteoforms"、uniprot_id
iPTMnet_get_ptm_ppi	operation="get_ptm_ppi"、uniprot_id
ELM_get_instances	operation="get_instances"、uniprot_id、motif_type
ELM_list_classes	operation="list_classes"
MassIVE_search_datasets	page_size、species
EBIProteins_get_mutagenesis / _get_proteomics_ptm / _get_antigen / _get_coordinates / _get_proteomics_peptides / _get_hpp_peptides / _get_domains_sites / _get_molecule_processing / _get_structural_features / _get_epitopes	accession（UniProt）
EBIProteins_get_features	accession、category（デフォルトは DOMAINS_AND_SITES）
EBIProteins_get_coordinate_mapping	accession（UniProt）
EBIProteins_get_proteins_by_genomic_loc	taxonomy（デフォルトは 9606）、location（"chr:pos"）または chromosome+position
EBIProteins_get_variation	accession、任意の source_type、disease_only
EBIProteins_get_variation_by_dbsnp	dbsnp_id（rsID）
EBIProteins_get_variation_by_hgvs	hgvs（ゲノム、NC_...:g....）

重要：すべての iPTMnet および ELM ツールでは、最初のパラメーターとして operation が必要です（SOAP 形式）。EBI Proteins ツールでは、operation でラップせず、プレーンな accession／dbsnp_id／hgvs 文字列を指定します。

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フォールバック

状況	フォールバック
iPTMnet にデータがない	UniProt の PTM／プロセシング注釈
PTM-PPI データがない	STRING の一般的な PPI
ProtVar のデータがない	UniProt のドメイン注釈
ELM のデータがない	iPTMnet／UniProt のみで進める
EBIProteins_get_rna_editing が 404 を返す	執筆時点で動作しないことを確認済みです（リクエストの不具合ではなく EBI 側の問題です）。スキップし、再試行を繰り返さないでください

制限事項

• iPTMnet のデータは、よく研究されているタンパク質に偏っています
• プロテオフォームのデータは、観察された組み合わせのみを対象としています
• PTM-PPI は PTM 固有の根拠のみを対象としています。STRING にはさらに多くの PPI があります
• EBIProteins_get_proteomics_ptm／_get_proteomics_peptides／_get_hpp_peptides は、MS による検出の根拠であり、キュレーションされた PTM の生物学的知見ではありません。ヒットは「質量分析で検出された」ことを意味し、「機能を持つ PTM として知られている」ことを意味しません
• EBIProteins_get_rna_editing は現在動作していません（EBI の文書に記載された 2 つの例示的アクセッションのいずれでも、実際に確認したところ HTTP 404 が返されました）。再検証されるまでは依存しないでください