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量子化学計算に基づく生体高分子の超分解能構造解析技術の開発と創薬への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K05397
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関星薬科大学 (2016-2017)
日本大学 (2015)

研究代表者

福澤 薫 (秋葉薫)  星薬科大学, 薬学部, 准教授 (50718244)

連携研究者 本間 光貴  理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, チームリーダー (10466039)
田中 成典  神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (10379480)
鶴田 宏樹  神戸大学, 学術・産業イノベーション創造本部, 准教授 (20346282)
研究協力者 渡邉 千鶴  理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, 研究員
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワードフラグメント分子軌道法 / 創薬分子設計 / 計算構造生物学 / 電子密度解析 / 構造精密化 / 超分解能解析 / 量子化学計算 / タンパク質 / リガンド結合 / 構造生命科学 / 電子密度 / 構造最適化 / 熱ゆらぎ / 創薬 / 構造解析 / 熱揺らぎ / 生体高分子 / 温度因子
研究成果の概要

本研究では、X線結晶構造解析と量子化学計算を融合した、タンパク質-リガンド複合体の新しい精密構造決定手法を開発している。フラグメント分子軌道法に基づいて、エネルギー計算、構造最適化、相互作用解析、および電子密度解析を駆使し、実験による構造解析の分解能を実質的に上げることを試みた。結果として、Pim1キナーゼ阻害剤の高精度活性予測や抗インフルエンザ薬の水和、またエストロゲン受容体の低分解能結晶構造からの高分解能構造の予測、特徴量の抽出、などにおいて、量子化学計算が極めて有用であることを示した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 5件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 3件、 招待講演 8件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Fragment Molecular Orbital Calculations with Implicit Solvent Based on the Poisson?Boltzmann Equation: Implementation and DNA Study2018

    • 著者名/発表者名
      Okiyama Yoshio、Nakano Tatsuya、Watanabe Chiduru、Fukuzawa Kaori、Mochizuki Yuji、Tanaka Shigenori
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 号: 16 ページ: 4457-4471

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b01172

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Application of singular value decomposition to the inter-fragment interaction energy analysis for ligand screening2018

    • 著者名/発表者名
      Maruyama Keiya、Sheng Yinglei、Watanabe Hirofumi、Fukuzawa Kaori、Tanaka Shigenori
    • 雑誌名

      Computational and Theoretical Chemistry

      巻: 1132 ページ: 23-34

    • DOI

      10.1016/j.comptc.2018.04.001

    • NAID

      120006482609

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Theoretical Analysis of Activity Cliffs among Benzofuranone Class Pim1 Inhibitors Using the Fragment Molecular Orbital Method with Molecular Mechanics Poisson-Boltzmann Surface Area (FMO+MM-PBSA) Approach2017

    • 著者名/発表者名
      C. Watanabe, H. Watanabe, K. Fukuzawa, L. Parker, Y. Okiyama, H. Yuki, S. Yokoyama, H. Nakano, S. Tanaka, T. Honma
    • 雑誌名

      J. Chem. Inf. Model.

      巻: 57 号: 12 ページ: 2996-3010

    • DOI

      10.1021/acs.jcim.7b00110

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 一本鎖DNA, 結合タンパク質、およびDNA-タンパク質複合体の水和:フラグメント分子軌道法の計算条件2017

    • 著者名/発表者名
      古明地 勇人、沖山 佳生、望月 祐志、福澤 薫
    • 雑誌名

      CBIジャーナル

      巻: 17 号: 0 ページ: 72-84

    • DOI

      10.1273/cbij.17.72

    • NAID

      130005874045

    • ISSN
      1347-0442, 1347-6297
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Solubility improvement of epalrestat by layered structure formation via cocrystallization2017

    • 著者名/発表者名
      O. D. Putra, D. Umeda, Y. P. Nugraha, T. Furuishi, K. Fukuzawa, H. Nagase, H. Uekusa
    • 雑誌名

      CrystEngComm

      巻: 19 号: 19 ページ: 2614-2622

    • DOI

      10.1039/c7ce00284j

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] FMO創薬を加速する大規模データ解析2017

    • 著者名/発表者名
      田中 成典、福澤 薫、本間 光貴
    • 雑誌名

      日本化学会情報化学部会誌

      巻: 35 号: 3 ページ: 205

    • DOI

      10.11546/cicsj.35.205

    • NAID

      130006792848

    • ISSN
      0913-3747, 1347-2283
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fragment molecular orbital (FMO) calculations on DNA by a scaled third-order Møller-Plesset perturbation (MP2.5) scheme2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada, Y. Mochizuki, K. Fukuzawa, Y. Okiyama and Y. Komeiji
    • 雑誌名

      Comp. Theor. Chem

      巻: 1101 ページ: 46-54

    • DOI

      10.1016/j.comptc.2016.12.008

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydration of Ligands of Influenza Virus Neuraminidase Studied by the Fragment Molecular Orbital Method2017

    • 著者名/発表者名
      K. Tokuda, C. Watanabe, Y. Okiyama, Y. Mochizuki, K. Fukuzawa and Y. Komeiji
    • 雑誌名

      J. Mol. Graph. Model

      巻: 69 ページ: 144-153

    • DOI

      10.1016/j.jmgm.2016.08.004

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 量子論に基づくタンパク質―化学物質相互作用解析~FMO創薬の実現に向けた取り組み2017

    • 著者名/発表者名
      福澤薫
    • 雑誌名

      日本薬理学雑誌

      巻: 149 ページ: 240-246

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ペプトイド類のフラグメント分子軌道計算2016

    • 著者名/発表者名
      川田修太郎、坂口正貴、米倉伊吹、奥脇弘次、望月祐志、福澤薫
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan

      巻: 15 号: 3 ページ: 51-52

    • DOI

      10.2477/jccj.2016-0032

    • NAID

      130005605870

    • ISSN
      1347-1767, 1347-3824
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] フラグメント分子軌道法によるエストロゲン受容体βとリガンドとの相互作用解析2018

    • 著者名/発表者名
      関祐哉、加藤司、郡司美穂子、古石誉之、福澤薫、米持悦生
    • 学会等名
      日本薬学会第138年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] フラグメント分子軌道法を用いたインシリコ創薬基盤技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      福澤薫
    • 学会等名
      日本薬学会第137年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2017-03-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] コール酸類との包接複合体形成に基づくCyclomaltononaose(δ -CD)生成率の改善2017

    • 著者名/発表者名
      郡司 美穂子, 西岡 夏生, 小高 玄渡, 渡邉 茉莉子, 遠藤 朋宏, 古石 誉之, 福澤 薫, 米持 悦生
    • 学会等名
      日本薬学会第137年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2017-03-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ベンズブロマロンとイソニコチンアミドの分子複合体化の検討2017

    • 著者名/発表者名
      浜口慧太朗、古石誉之、郡司美穂子、遠藤朋宏、福澤薫、長瀬弘昌、米持悦生
    • 学会等名
      日本薬学会第137年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2017-03-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of In Silico Drug Design Techniques Based on the Fragment Molecular Orbital Method2017

    • 著者名/発表者名
      Kaori Fukuzawa
    • 学会等名
      11th Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemist (WATOC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FMO創薬コンソーシアムにおける活動2017

    • 著者名/発表者名
      福澤薫
    • 学会等名
      CBI学会2017年大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In silico Drug Discovery Based on the Fragment Molecular Orbital method2017

    • 著者名/発表者名
      Kaori Fukuzawa
    • 学会等名
      Joint symposium for Zhejiang University
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] HPCIを活用したFMO創薬プラットフォームの構築2017

    • 著者名/発表者名
      福澤薫
    • 学会等名
      第4回「京」を中核とするHPCIシステム利用研究課題 成果報告会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フラグメント分子軌道法によるエストロゲン受容体βとリガンドとの相互作用解析2017

    • 著者名/発表者名
      関祐哉、加藤司、郡司美穂子、古石誉之、福澤薫、米持悦生
    • 学会等名
      第61回日本薬学会関東支部大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Construction of FMO IFIE-database2017

    • 著者名/発表者名
      ChiduruWatanabe, Daisuke Takaya, ShunpeiNagase, Kikuko Kamisaka, Yoshio Okiyama, Kaori Fukuzawa, Teruki Honma
    • 学会等名
      CBI学会2017年大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] フラグメント分子軌道法による生体高分子およびナノバイオ系の量子化学計算2016

    • 著者名/発表者名
      福澤薫
    • 学会等名
      日本表面科学会 関東支部セミナー
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-11-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] FMO創薬の実現に向けた取り組み2016

    • 著者名/発表者名
      福澤薫
    • 学会等名
      CBI学会2016年次大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Singular Value Decomposition in the FMO-IFIE Analysis for Ligand Screening2016

    • 著者名/発表者名
      Keiya Maruyama, Yinglei Sheng, Hirofumi Watanabe, Kaori Fukuzawa, Shigenori Tanaka
    • 学会等名
      CBI学会2016年次大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] FMO創薬の実現に向けた取り組み2016

    • 著者名/発表者名
      Kaori Fukuzawa
    • 学会等名
      CBI学会2016年大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都・江戸川区)
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習を援用したUbiquitin のアミノ酸残基間の相互作用解析2016

    • 著者名/発表者名
      望月祐志,藤本真悠,古明地勇人,飯島潤,齊藤天菜,土居英男,奥沢明,牧村健,中西貴哉,福澤薫,田中成典
    • 学会等名
      第77回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ハイドロキシアパタイト結晶表面における各種アミノ酸のシミュレーションによる挙動解析2016

    • 著者名/発表者名
      加藤 幸一郎,橋本 彩, 福澤 薫, 民谷 栄一
    • 学会等名
      第77回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 創薬分子設計におけるFMO法の役割2016

    • 著者名/発表者名
      福澤薫
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] FMO創薬コンソーシアムFMO創薬コンソーシアムにおけるタンパク質-リガンド相互作用の高精度解析と創薬への応用2016

    • 著者名/発表者名
      福澤薫
    • 学会等名
      バイオグリッド研究会2016
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of fragment molecular orbital method for structure-based drug design2015

    • 著者名/発表者名
      Kaori Fukuzawa
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu (U.S.A.)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フラグメント分子軌道法の創薬への応用~FMO創薬の実現に向けて~2015

    • 著者名/発表者名
      福澤 薫
    • 学会等名
      第43回 構造活性相関シンポジウム
    • 発表場所
      新潟日報メディアシップ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2015-09-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] in silico創薬におけるスクリーニング技術の高速化・高精度化技術 第2章第11節「スーパーコンピュータを用いたFMO研究の実際」2018

    • 著者名/発表者名
      福澤 薫
    • 総ページ数
      3
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] FMO創薬コンソーシアム

    • URL

      http://eniac.scitec.kobe-u.ac.jp/fmodd/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] FMO創薬コンソーシアム

    • URL

      http://eniac.scitec.kobe-u.ac.jp/fmodd/index.php

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書 2015 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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