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ラボでやろう。

分子模型は直観的に構造を理解することに有用です。複雑な構造を持ったタンパク質の分子模型を手軽に印刷し、研究に役立てる日が来ることを目指してブログを開始しました。※2013年9月現在、ほぼその製法を確立出来つつあります。もし自分の研究室でも、と考えていらっしゃる方は、まず川上までご連絡ください。

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合体可能な模型を作るには。

さて、リボンモデル、分子表面モデルが打ち出せたとしましょう。
これで終わりでしょうか?否、模型の良さは、手に取って見れる、そして、模型をある程度動かしたり、模型同士を合わせたりすることで、分子間の相互作用の様子を理解したり、推定したりすることが出来ることにもあると思います。その点で、複合体のPDBファイルから、複数の分子の模型を作製し、それらがカチリとはまり込む様子を再現出来たらどんなに素晴らしい事でしょうか。

しかし、こういった類の模型を作成するには、大きなハードルがあります。
ふつう、タンパク質分子が相互作用する場合、分子表面模型と低分子模型、またはタンパク質分子どうしが会合するところでは、分子表面形状をそれぞれ独自に計算させたのでは、立体的障害が出来てしまい、うまくはまらないのです(水素結合、疎水性相互作用、配位結合、芳香環のスタッキングなどによる)。また模型がはまり込む際に、一度タンパク質の構造が、大きくゆがむ必要があることが多々あります。これはシリコーンで成形した川上モデルならいとも簡単に可能なのですが、他の模型、特に石膏模型だとこれは出来ません。

さてどうしましょうか。
Cubeの模型はPLAかABSで、非常に硬い樹脂なので、大きくゆがむ必要のある分子は、再現が出来ないでしょう。
また、分子表面形状の「重なり」を解消しないことには、はまり込めそうでも、うまく模型が元の位置には収まらず、正しい会合を再現できないでしょう。

このためには、Boolean処理という演算で、あらかじめ、重なる部分を削るというCADソフト上での作業が必要です。これは無料で手に入るソフトではなかなかできない機能でしょう。blenderが出来るようですが、このソフトの扱いを覚えるのはなかなか大変そうです。
さらに、もうひとつ重要なのは、Cubeの印刷の仕様です。実は、Cubeは低融点の柔らかい樹脂を用いているようで(ABSの場合これを確認)、押し出されて成形された模型は、もともとのCADのデータ上の形状よりも、「太って」印刷されるようなのです。私の初代では、約0.25ミリ、太くなりました。0.25ミリくらい、と思われるかもしれませんが、凹凸にはめ込む模型を考えてみましょう。凸の模型のとがっている部分は、太さが、両サイド各0.25、つまり0.5ミリ太っています。方や凹の模型のへこんでいる部分、こちらも0.5ミリ太って(凹部が狭まって)います。…合計で1ミリ、整合が合わないことになります。これでは全く凹凸がはまり合うはずが有りません。

さて困りました。どうしましょう。
これも、CADの演算処理をすることで解決できます。ただしやはり、かなり高度な処理です。太る部分をあらかじめ元の形状から削っておけばよいことになります。これも特殊なソフトが必要でしょう。

ということで、合体模型を作るには、実は大変複雑な作業が必要という事になります。

ただし、一旦ソフトの作業を覚えれば、おそらくマクロ処理、ルーチン処理の要領でデータを加工できるので、しんどいですが、この作業が出来る環境を確立する必要が有ります。このあたりは、スタジオミダスさんや私が協力しないとなかなか進まないところだと思いますし、ひょっとしたらビジネス、あるいは重宝がられる公共サービスへの発展、という可能性も考えられます。

※とにかくまずは1センチ立法体の3Dデータを作成し、これが実際どういう大きさで打ち出されるか、第二世代Cubeで試してみましょう。(可能ならおなじく1センチ立法の凹部をもったオブジェクトも打ち出すことを勧めます。
  1. 2013/08/12(月) 22:45:58|
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