2005 Fiscal Year Annual Research Report

マルチエージェント型興奮性膜モデルの構築とダイナミクスシミュレーション

Research Project

Project/Area Number	17650085
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	野村泰伸大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (50283734)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	舘野高大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (00314401) 下川哲也大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (30335385)
Keywords	マルチエージェント / ニューロン / オブジェクト指向 / シミュレーション / チャネルタンパク質 / マルチスケール / 活動電位 / 巨大軸索
Research Abstract	本研究の目的は,興奮性細胞膜のチャネル構造とその変化と膜電位動態の関連を,マルチエージェント型膜動態シミュレーションモデルを用いて明らかにすることである.この目的に関する萌芽研究なので,試行ケースとしてヤリイカ巨大軸索をモデル化する.チャネルタンパク,イオン,イオン交換ポンプ,脂質二重膜をエージェント(計算機内オブジェクト)としモデル化し,これら多数のエージェントの複合体で膜モデルを構成する.各エージェントは3次元構造をもち,物理法則に従い時々刻々と自律的に自身の構造や位置を更新する.新規性に関する誤解を恐れず平たく言えば,本研究では,現実に忠実な構造をもつ生体膜部品を用いた膜電位動態のモンテカルロシミュレーションを行う.新規性は,分子生物学および電気生理学実験と可能な限り1:1対応した構造を扱いモデル化を行う点にある.本年度はヤリイカ巨大軸索のイオンチャネル蛋白構造(含む電気的特性)の定量的モデル化を行い,Na,K,Caチャネル,Na/Kポンプをオブジェクトとしてエージェント化を実施した.また,チャネル蛋白の3次元構造と構造変化(状態更新)のルールをモデル化するためにPDB(タンパク質の3次構造を含むデータベース)を用いて種々のタンパク質分子の構造を効率よく記述・管理するシステム基盤を開発した.