| 研究領域 | 高速分子動画法によるタンパク質非平衡状態構造解析と分子制御への応用 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05453
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
宮下 治 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 上級研究員 (10620528)
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| 研究分担者 |
庄司 光男 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (00593550)
篠田 恵子 統計数理研究所, ものづくりデータ科学研究センター, 特任助教 (80646951)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
83,200千円 (直接経費: 64,000千円、間接経費: 19,200千円)
2023年度: 20,800千円 (直接経費: 16,000千円、間接経費: 4,800千円)
2022年度: 20,800千円 (直接経費: 16,000千円、間接経費: 4,800千円)
2021年度: 20,800千円 (直接経費: 16,000千円、間接経費: 4,800千円)
2020年度: 20,800千円 (直接経費: 16,000千円、間接経費: 4,800千円)
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| キーワード | タンパク質 / 脂質膜 / 分子動力学シミュレーション / 量子古典混合計算 / モデリング / 化学反応解析 / 動的構造解析 / 電子状態 / プロトン化 / 可視紫外吸収スペクトル帰属 / タンパク質-膜間相互作用 / シミュレーション / ハイブリッドアプローチ / 構造解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
時分割シリアルフェムト秒結晶構造解析(SFX)法による「高速分子動画」は、原子分解能で数10フェムト秒からミリ秒までの構造変化を捉える手法である。一方でSFXのデータは、多数のタンパク質分子の平均構造であり、また、電子状態などの詳細を知ることは困難である。本研究では量子古典混合計算による複雑な化学反応解析や、高精度力場を用いた大規模長時間シミュレーション、実験データとシミュレーションを融合させるハイブリッドアプローチなどの多角的な理論研究アプローチを活用することにより、反応の時間・空間・エネルギーに関する詳細な情報を得ることで、タンパク質の動的構造変化とその化学反応機構を解き明かす。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、量子古典混合計算による化学反応解析や高精度力場を用いた大規模長時間シミュレーション、実験データとシミュレーションを融合させるハイブリッドアプローチなどの多角的な理論・計算研究アプローチを用い、構造変化を原子分解能で捉える高速分子動画法による実験データも融合活用しながら、化学反応に伴うタンパク質の動的構造変化とその化学反応機構を解き明かす研究を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高速分子動画法を用いた実験データと、量子古典混合計算や分子動力学シミュレーションなどの理論・計算手法を組み合わせることで、タンパク質の動的挙動や反応メカニズムを詳細に解析することが可能になった。このような融合的手法は化学や生物物理学などの学術分野においての基礎理論の発展に貢献する。また、タンパク質の動的構造変化や化学反応機構を解き明かすことは、疾患の原因究明や新しい医薬品の開発、既存薬品の改良につながるものである。
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