計算機顕微鏡を指向した電子顕微鏡像・分子動力学法統合による原子モデルの構築
| Project/Area Number |
15650052
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Bioinformatics/Life informatics
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安永 卓生 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (60251394)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
入佐 正幸 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (60284600)
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| Project Period (FY) |
2003 – 2004
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2004)
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| Budget Amount *help |
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
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| Keywords | 3次元電子顕微鏡法 / タンパク質複合体 / 分子動力学 / 単粒子解祈法 / 顕微鏡 / 計算機顕微鏡 / 分子モーター / シャペロニン / 電子顕微鏡法 / 分子動力学法 / 構造生物学 / 計算機顕微鏡法 / アクチン / ミオシン / GRID / 仮想現実感 |
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| Research Abstract |
分子動力学計算ソフトウェアNAMDを利用して、電子顕微鏡像をポテンシャルとする外力(Steering Force)として分子動力学計算に組み込んだ新規のアルゴリズムを開発した。我々は、これを、空間制限分子動力学法(Spatially-Restricted Molecular Dynamics)と呼ぶ。平行移動、回転などのマイクロ秒からミリ秒の時間スケールの動きを、酔歩として組み込み、電子顕微鏡像の分解能を変更することにより、電子顕微鏡像による空間拘束をアニーリングとして取り扱うアルゴリズムも導入した。これにより、モータータンパク質分子の構造変化を模擬することに成功した。この手法は、HFSPの国際シンポジウム、生物物理学会年会で報告した。
この原子モデル構築アルゴリズムを適用するための三次元画像取得することを目的として、画像解析法の開発とモータータンパク質の単粒子三次元再構成を行った。高分解能3次元構造を得るために、数多くの画像を取得し、平均化することが重要であった。そこで、電子顕微鏡による粒子画像の自動取得を目的とした新しい手法を開発し、査読付国際会議で発表した。また、三次元画像再構成のための新規アルゴリズムを開発し、日本生物物理学会年会において報告した。この手法を用いて、ミオシンVI、ダイニン、シトクロム酸化酵素の三次元再構成を行った。さらに、画像分類・統計処理法を用いて、シャペロニン構造の基質結合により誘導された構造変化を捉え、Protein Science誌に報告した。この手法は、モータータンパク質の高分解能構造の妥当性を検討する上でも重要である。また、ナノメータ分解能の電子顕微鏡三次元画像から原子モデルを構築するためのアルゴリズムを開発した。これらは、2004年生物物理学会年会にて報告した。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
