データベースを利用したNMR創薬支援パイプラインの開発

• 研究課題/領域番号: 15K06970
• 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: 構造生物化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 小林 直宏 大阪大学, たんぱく質研究所, 特任准教授(常勤) (80272160)
• 研究分担者: 児嶋 長次郎 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50333563)
• 連携研究者: 廣明 秀一 名古屋大学, 創薬科学研究科, 教授 (10336589) ; 本野 千恵 産業技術総合研究所, 創薬分子プロファイリング研究センター, 主任研究員 (80415752)
• 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: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 核磁気共鳴法 / データベース / 自動解析 / ＮＭＲ / ホモロジーモデリング / NMR / モデリング

研究成果の概要

ゲノム配列にコードされ実験的に解明されている立体構造は全体の約10％程度であり、近年では構造予測モデルを使った創薬研究事例が増加する傾向がある。本研究課題では核磁気共鳴(NMR)研究のターゲットとなりうるモデル構造データベースをNMR実験データのデータベースであるBMRBなどの複数の外部生命科学系データベースとリンクをさせる創薬支援データベースを構築した。平成28～29年度においてはデータベースを活用し、深層学習を基盤とした自動解析パイプラインを設計し、創薬研究に必要となるNMRシグナル帰属と溶液立体構造決定を従来の4分の1程度のNMRデータを用いた自動解析により半日程度まで短縮可能にした。

研究成果

• [雑誌論文] nmrML: A Community Supported Open Data Standard for the Description, Storage, and Exchange of NMR Data (2017)
  • 著者名/発表者名: Schober D., Jacob D., W.M., Cruz J.A.、Marcu A.、Grant J.R.、Moing A.、Deborde C.、de Figueiredo L.F.、Haug K.、Rocca-Serra P.、Easton J.、Ebbels T.M. D.、Yokochi M.、Kobayashi N.、... Neumann S.
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 90 号: 1 ページ: 649-656
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.7b02795
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conjugation of two RNA aptamers improves binding affinity to AML1 Runt domain (2017)
  • 著者名/発表者名: Nomura Yusuke、Yamazaki Kaori、Amano Ryo、Takada Kenta、Nagata Takashi、Kobayashi Naohiro、Tanaka Yoichiro、Fukunaga Junichi、Katahira Masato、Kozu Tomoko、Nakamura Yoshikazu、Haishima Yuji、Torigoe Hidetaka、Sakamoto Taiichi
  • 雑誌名: J Biochem 巻: 162 号: 6 ページ: 431-436
  • DOI: 10.1093/jb/mvx049
  • NAID: 40021421327
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Modern Technologies of Solution Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy for Three-dimensional Structure Determination of Proteins Open Avenues for Life Scientists (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Kobayashi Naohiro、Fujiwara Toshimichi
  • 雑誌名: Computational and Structural Biotechnology Journal 巻: 15 ページ: 328-339
  • DOI: 10.1016/j.csbj.2017.04.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Backbone and side chain assignments of the second RNA-binding domain of Musashi-1 in its free form and in complex with 5-mer RNA (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwaoka Ryo、Nagata Takashi、Tsuda Kengo、Imai Takao、Okano Hideyuki、Kobayashi Naohiro、Katahira Masato
  • 雑誌名: Biomol NMR Assign 巻: 11 号: 2 ページ: 265-268
  • DOI: 10.1007/s12104-017-9760-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Solution structure of the first RNA recognition motif domain of human spliceosomal protein SF3b49 and its mode of interaction with a SF3b145 fragment (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuwasako, K.
  • 雑誌名: Protein Science 巻: 26 号: 2 ページ: 280-290
  • DOI: 10.1002/pro.3080
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] OneDep: Unified wwPDB System for Deposition, Biocuration, and Validation of Macromolecular Structures in the PDB Archive. (2017)
  • 著者名/発表者名: Young JY, Westbrook JD, Feng Z, Sala R, Peisach E, Oldfield TJ, Sen S, Gutmanas A, Armstrong DR, Berrisford JM, Chen L, Chen M, Di Costanzo L, Dimitropoulos D, Gao G, Ghosh S, Gore S, Guranovic V, Hendrickx PM, Hudson BP, Igarashi R, Ikegawa Y, Kobayashi N et al.
  • 雑誌名: Structure 巻: 25 号: 3 ページ: 536-545
  • DOI: 10.1016/j.str.2017.01.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Publication of nuclear magnetic resonance experimental data with semantic web technology and the application thereof to biomedical research of proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Yokochi Masashi, Kobayashi Naohiro, Ulrich Eldon, Kinjo Akira, Iwata Takeshi, Ioannidis Yannis, Livny Miron, Markley John, Nakamura Haruki, Kojima Chojiro, Fujiwara Toshimichi
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Semantics 巻: 7 号: 1 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1186/s13326-016-0057-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 人工知能世代のNMRデータベースと解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林直宏
  • 学会等名: 第17回日本蛋白質科学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 深層学習により強化されたNMR立体構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林直宏、永田崇、服部良一、新家粧子、J.M. Wurz, P. Guntert、児嶋長次郎、藤原敏道
  • 学会等名: 第56回NMR討論会
• [学会発表] Highly automated NMR signal assignments using peak-noise recognition assisted by Deep Neural Networks (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Kobayashi, T. Nagata , C. Kojima and T. Fujiwara
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] New generation of NMR analysis assisted by Deep Learning and highly sophisticated Web-tools developed by PDBj-BMRB (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林直宏
  • 学会等名: 第54回生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県、つくば市)
  • 年月日: 2016-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] 深層学習に支援されたNMRシグナルの自動解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林直宏、服部良一、永田崇、児嶋長次郎、藤原敏道
  • 学会等名: 第55回NMR討論会
  • 発表場所: 広島国際会議場(広島県、広島市)
  • 年月日: 2016-11-16
• [学会発表] 高度化された生体高分子NMRデータベース (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林直宏、横地政史、岩田武史、児嶋長次郎、藤原敏道
  • 学会等名: トーゴーの日シンポジウム2016
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂(東京都、文京区)
  • 年月日: 2016-10-05
• [学会発表] New library system in MagRO for automated analysis of NMR data on biomacromolecules (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Kobayashi, M. Yokochi, T. Iwata , J.L. Markley , E.L. Ulrich ,E. Schmidtc , P. Guntertc, Y. Hattori, C. Kojima and T. Fujiwara
  • 学会等名: ICMRBS 2016
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府、左京区)
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] 統合化されたNMRデータベースの蛋白質研究への有効利用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林直宏
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡県、福岡市)
  • 年月日: 2016-06-07
  • 招待講演
• [学会発表] NMRデータベースBioMagResBankの統合的拡張と公開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林直宏、横地政史、岩田武史、本野千恵、廣明秀一、児嶋長次郎、藤原敏道
  • 学会等名: 第54回NMR討論会
  • 発表場所: 千葉工業大学, 千葉県習志野市
  • 年月日: 2015-11-06
• [学会発表] New strategy for high-throughput NMR analysis using the NMR database BMRB and tools for automated NMR analysis, MagRO, FLYA and CYANA (2015)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Kobayashi, Masashi Yokochi, Takeshi Iwata, Bikash Ranjan Sahoo, Takashi Nagata, John L. Markley, Eldon L. Ulrich, Elena Schmidt, Peter Guentert, Chojiro Kojima and Toshimichi Fujiwara
  • 学会等名: International Society of Magnetic Resonance 2016
  • 発表場所: CELAP, Shanghai, China
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [備考] Multiple Protein Model Search
  • URL: http://bmrbdep.pdbj.org/en/mpm_search.html
• [備考] Multiple Protein Model Search
  • URL: http://bmrbdep.pdbj.org/en/mp_search.html