タンパク質は分子表面を介して認識、結合、触媒作用を行い、その相互作用は幾何学的形状と化学的パターンによって決定される。これらの表面を比較するには、幾何学的・化学的距離と、ある完全な表面を別の完全な表面に関連付ける対応関係の双方が必要となる。本研究では、IFACE（Intrinsic Field–Aligned Coupled Embedding）を導入する。IFACEは、内在的幾何、平均曲率、静電特性、疎水性、水素結合能に基づく確率的カップリングを最適化することで、対称な幾何学的・化学的距離を導出する。同じカップリングから、明示的な表面写像も得られる。分子動力学法による配座異性体について、IFACEはTM距離およびラプラス・ベルトラミ作用素に基づくスペクトル距離よりも正確に、同一タンパク質と異なるタンパク質を識別する。この二値同一性判定では、表面特徴の集約分布だけで各タンパク質を識別できるため、イェンセン・シャノン分布距離が最良の性能を示す。しかし、距離は大域的要件も満たさなければならない。すなわち、その一対比較値によって、多数の異なるタンパク質表面を単一の空間内に整合的に配置できる必要がある。そこで、6つのタンパク質ファミリーにわたってIFACEを検証した。その結果、分布的手法、スペクトル手法、MaSIF、SurfaceIDによる比較の中で、IFACEは最も優れたファミリー分類およびクラスタリング性能を示した。推定された写像は測地的近傍を保存し、シトクロムP450タンパク質間でヘム中心のポケット領域を転写する。したがってIFACEは、単一の構成から、完全なタンパク質表面間の距離と、その距離を説明する局所写像の双方を提供する。
https://doi.org/10.64898/2026.03.10.710722