自由エネルギー反応経路探索法によるタンパク質リガンド結合の計算手法開発
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19J01221
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
満田 祐樹 筑波大学, 計算科学研究センター, 特別研究員(PD) (70866251)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 生体分子の分子動力学計算 / 分子シミュレーション / 自由エネルギー計算 / タンパク質フォールディング / 膜透過係数 / 計算化学 / 分子動力学計算 / 生体分子シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
コンピューターシミュレーションによるin silico製薬は、超高齢化社会を迎える日本における喫緊の課題である。しかしながら、生命現象は複雑な揺らぎを含んだ状態変化が重要な役割を果たすため、単純にエネルギーや構造を比較して薬剤設計をすることはできない。そこで私はこの揺らぎを含んだ自由エネルギーについて、高次元で反応経路ネットワークを計算する手法を開発した。本研究ではそれをタンパク質リガンドドッキング計算に適用して、薬効の解明を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究では、前年度から行っていた自由エネルギー地形計算のメタダイナミクス法への応用を行い、各反応経路の反応速度を割り出し、それを元に反応経路ネットワークを定常状態近似で縮約、フォールディング構造を安定点の集合として捉えることで、構造揺らぎを含めたエントロピー評価を行う手法の研究結果について、国際雑誌であるJournal of Chemical Theory and Computationに投稿した。この論文は、ジャーナルカバーに選択された。この論文執筆の際の英文校正、およびジャーナルカバーの投稿費として、科研費が使用された。
また、反応経路ネットワーク解析の方法の適用範囲をより広げるため、メタダイナミクス法の発展系であるVariational Enhanced Samplingを利用した自由エネルギー計算にも対応できるようにプログラムを拡張し、計算が可能となった。それを利用して、ジペプチドの膜透過計算を行った。この計算は、薬剤分子に対してどれほど薬効を持っているのかを調べる上で重要な指標となる。また、明確な実験結果があるため、それと比較することで計算の妥当性を評価することができる。この計算結果は実験結果と高い一致を示し、また膜透過時の複雑な構造変化を追うことができることを示した。その結果を第３４回分子シミュレーション討論会で発表した。これらの計算のための計算機使用料および計算機購入費、データを保存するHDDの購入費として、本科研費が使用された。本計算結果は、メインテーマであるタンパク質リガンドドッキング計算に対しても有効な手段であるため、今後の研究の展開を行っていく。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
