MolDrawでタニモト類似度を使って類縁体を並べて比較する
要点：Settings › PluginsからCompare moleculesをインストールし、基準分子を描いて、Compareタブを開きAdd canvasを押します。他の構造を1行に1つずつSMILESで貼り付け、Add SMILESを押します。各行に構造類似度（タニモト）スコア、機能的類似度スコア、変更点の短い一覧が表示されます。CSVを押すと表をエクスポートできます。
なぜ「似ている」を数値にするのか？
化学者はいつも2つの分子が「似ている」と言います。でも、パラセタモールとアスピリンがどれくらい似ているかを3人に聞けば、3通りの答えが返ってきます。類似度スコアがあれば、全員が同じ物差しを使えます。
これは、類縁体シリーズを検討するとき、試験する化合物を選ぶとき、構造活性相関を教えるときに重要です。スコアがあれば、目分量ではなく一覧を順位付けできます。変更点の一覧からは、基準と実際に何が違うのかがわかります。
タニモト類似度の意味
ソフトウェアはまず各分子をフィンガープリントに変換します。オン／オフのビットが長く並んだものです。各ビットは、環や小さなフラグメントといった構造的特徴が存在するかどうかを記録します。
タニモト係数は2つのフィンガープリントを比較します。両方の分子で立っているビットを数え、どちらか一方で立っているビットの数で割ります。分子Aでa個、Bでb個のビットが立ち、そのうちc個が共通なら、T = c / (a + b − c)です。スコア1（100%）はフィンガープリントが同一、スコア0は共通の特徴がないことを意味します。
次の3点に注意しましょう：
- スコアはフィンガープリントに依存します。同じ組み合わせでもプログラムによってスコアが異なるため、数値の比較は1つのツールの中だけで行いましょう。
- このようなフィンガープリントは立体化学を無視します。2つのエナンチオマーは同じフィンガープリントになります。
- 似た構造は似た活性を持つことが多いですが、常にそうとは限りません。小さな変化で活性が失われることもあります。
プラグインで表示される情報
| 構造類似度 | 構造フィンガープリントに基づくタニモトスコア（同じ原子と結合）。 |
|---|---|
| 機能的類似度 | ファーマコフォアの特徴の類似度：水素結合供与体と受容体、芳香環、電荷、ハロゲン、疎水性基。 |
| 変更点 | Cl → Hなど、基準とのわかりやすい違いと、不斉中心やプロトン化の違いなどの注記。 |
| 2D、3D、Properties | 違いを色分けした並列表示、RMSD付きの3D重ね合わせ、物理化学的性質とドラッグライクネスの表。 |
| CSV | スコア、変更点、物性値を含む比較表をエクスポートします。 |
Compare moleculesのインストール方法
- MolDrawエディターを開いてサインインします。無料アカウントで十分です。
- Settings（歯車）をクリックし、Pluginsをクリックします。
- Compare Moleculesの横のInstallをクリックします。解析パネルにCompareタブが表示されます。
シリーズを段階的に比較する方法
- キャンバスに基準分子を描きます。
- Compareタブを開き、Add canvasを押します。一覧の最初の分子が基準になります。キャンバスに複数の分子がある場合は、それぞれが追加されます。
- SMILESボックスに他の構造を1行に1つずつ貼り付けます。スペースの後に名前を付けることもできます。例：
CC(=O)Nc1ccc(O)cc1 paracetamol - Add SMILESを押します。すべての行に基準に対するスコアが表示されます。
- 行をクリックするとReferenceとSelectedが並んで表示されます。色付きの原子がStereo、Charge、Not sharedの違いを示します。2つが共通の骨格を持つ場合は、Overlayにチェックを入れると重ねて描画されます。
- 3Dに切り替えてRun 3D comparisonを押すと配座異性体を重ね合わせられます。Propertiesに切り替えると物性の比較表が表示されます。
- 任意の行の星をクリックすると、その分子が新しい基準になります。CSVで表を保存し、Clearでやり直せます。
授業や研究室での活用法
- 立体異性体を教える：分子とそのエナンチオマーを比較します。タニモトスコアは100%ですが、注記には不斉中心で構造が異なると表示されます。フィンガープリントだけでは全体像がわからない理由を学生に示せます。
- 酸とその塩：カルボン酸とそのカルボン酸イオンを比較します。プラグインは骨格は同じで、電荷またはプロトン化が異なると報告します。
- 類縁体シリーズ：類縁体の一覧を貼り付けて変更点の列を読みます。それぞれがどの環の位置や置換基を変えているかが一目でわかります。
- スキャフォールドホッピング：構造スコアが低くても機能スコアが高ければ、新しい骨格が供与体、受容体、芳香環などの似た特徴を保っている可能性があります。
- データベースのヒット：ChEMBLプラグインでSend to Compareを使うと、化合物を直接表に追加できます。
ヒントと率直な限界
- スコアだけでなく注記の列も読みましょう。タニモトスコアが100%でも、立体や電荷の違いが隠れていることがあります。
- 立体化学が重要な箇所にはくさび形結合を描き、意図した立体配置でプラグインが比較できるようにしましょう。
- 類似度スコアは活性を予測しません。シリーズの整理に使い、その後でデータを確認しましょう。
- Propertiesタブの物性値は推定値です。アスタリスク付きの行は代替の記述子を使っています。
- 名前からSMILESが必要ですか？IUPAC名→SMILES変換ツールを使ってから、結果を貼り付けましょう。
シリーズのドラッグライクネスをスクリーニングしますか？表をリピンスキーの法則（Rule of Five）計算ツールと組み合わせましょう。
よくある質問
タニモトスコア100%は何を意味しますか？
2つのフィンガープリントが同一であることを意味します。フィンガープリントは立体化学を無視するため、分子が同一とは限りません。プラグインは不斉中心と電荷の違いを注記欄で別に報告します。
構造類似度と機能的類似度の違いは何ですか？
構造類似度は構造フィンガープリントに基づくタニモトスコアなので、同じ原子と結合を持つほど高くなります。機能的類似度はファーマコフォアの特徴を比較します：水素結合供与体と受容体、芳香環、電荷、ハロゲン、疎水性基です。
基準分子を変更できますか？
はい。最初に追加した分子が基準になります。任意の行の星をクリックするとその分子が基準になり、スコアが再計算されます。
分子比較プラグインは無料ですか？
はい。無料のMolDrawアカウントでインストールできます。比較はOpenChemLibを使ってブラウザ内で計算されます。