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タンパク質分子系の基準振動における解離会合モードの解析とデータベースの作成

研究課題

研究課題/領域番号 17510169
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用ゲノム科学
研究機関北里大学

研究代表者

猿渡 茂  北里大学, 理学部, 准教授 (00265729)

研究分担者 輪湖 博  早稲田大学, 社会科学総合学術院, 教授 (60158607)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 300千円)
2007年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2006年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2005年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードタンパク質複合体 / 2面角 / 内部運動 / 外部運動 / 回転ベクトル / Eckart条件 / ProMode / エネルギー極小化 / 基準振動解析 / Eckert条件 / 内部自由度 / 同種多量体 / 同種2量体 / 同種3量体 / タンパク質 / P2対称性
研究概要

タンパク質の動的構造に関して、立体構造データベース(PDB)を基にした2次情報データベースとして、基準振動データベースProModeが構築されつつある。基準振動解析では、分子の自由度として2面角のような内部座標を用いると変数の数が少なくなり計算に都合がよい。しかし複数分子の系では外部自由度の扱いが複雑になるためほとんど行われていなかった。ProModeをより充実させるため、なるべくもれなくPDBにあるタンパク質複合体の基準振動解析ができるように我々がこれまで開発してきた2面角系のプログラムを整備した。
一般に複合体の基準振動解析では、Eckart条件を複合体中のある1つの分子に限って適用することにより、その分子の重心を固定したときの重心に対する各原子の相対変位(内部運動)が求められる。複合体全体の基準振動から内部運動を差し引いたものが外部運動で、分子中のすべての原子の外部運動を平均することにより分子の重心運動の並進・回転成分を定義して解離会合モードを解析した。解析した数十種類のプロテアーゼー阻害剤複合体や抗原-抗体複合体では有意の並進成分を持つモードはほとんど存在せず、回転成分は少数のモードにのみ偏在しており、その分布から複合体の動的構造を分類できることが示唆された。
基準振動解析に必須の前処理で計算時間のかかるエネルギー極小化計算のOpenMPを用いた並列化を行った。2コアのCPUでは1.5倍程度、4コアのCPUでは最大2倍程度の加速率が得られた。
解析結果をProModeに登録して公開するにあたり、複合体全体のデータに加えて各分子毎の内部運動と外部運動及びそれらの相関を並べて表示する等の機能をデータベースサーバーに付け加えた。3月末時点で約100種類の複合体のデータを公開した。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (3件) 学会発表 (26件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Comparisons between dynamic properties of homologous protein structures in ProMode (Database of normal mode analyses of proteins)2005

    • 著者名/発表者名
      H.Wako, M.Otsuka, Y.Tomizawa, M.Kato and S.Endo
    • 雑誌名

      Genome Informatics Series 16・1

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Comparisons between dynamic properties of homologous protein structures in ProMode(Database of Normal Mode Analyses on Proteins)2005

    • 著者名/発表者名
      H., Wako, M., Otsuka, Y., Tomizawa, M., Kato, S., Endo
    • 雑誌名

      Genome Informatics 16-1

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Comparisons between Dynamic Properties of Homologous Protein Structures in ProMode (Database of Normal Mod Analyses of Proteins)2005

    • 著者名/発表者名
      H.Wako, M.Otsuka, Y.Tomizawa, M.Kato, S.Endo
    • 雑誌名

      Genome Informatics Series 16・1

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] A stand-alone application for users to perform normal analyses of proteins using data from ProMode2008

    • 著者名/発表者名
      H.Wako, Y.Tomizawa, and S.Endo
    • 学会等名
      The Sixth Asia-Pacific Bioinformatics Conference (APBC2008)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2008-01-14
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A stand-alone application for users to perform normal mode analyses of proteins using data from ProMode2008

    • 著者名/発表者名
      H., Wako
    • 学会等名
      The Sixth Asia-Pacific Bioinformatics Conference(APBC2008)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2008-01-14
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A stand-alone application for users to perform normal analyses of proteins using data from PraMode.2008

    • 著者名/発表者名
      H.Wako, Y.Tomizawa, and S.Endo
    • 学会等名
      The Sixth Asia-Pacific Bioinformatics Conference(APBC2008)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2008-01-14
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 蛋白質2分子複合体の基準振動の包括的解析2007

    • 著者名/発表者名
      猿渡 茂、輪湖 博
    • 学会等名
      第45回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2007-12-23
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] ProModeデータを利用したタンパク質の基準振動解析プログラムの開発2007

    • 著者名/発表者名
      輪湖 博、富澤 裕樹、猿渡 茂
    • 学会等名
      第45回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2007-12-23
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Comprehensive Analyses of Normal Modes of Dimeric Protein Complexes2007

    • 著者名/発表者名
      S., Endo
    • 学会等名
      45th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Yokohama
    • 年月日
      2007-12-23
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of a program with user-friendly GUI to perform normal mode analysis of proteins by ProMode users themselves2007

    • 著者名/発表者名
      H., Wako
    • 学会等名
      45th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Yokohama
    • 年月日
      2007-12-23
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 立体構造不定領域のあるタンパク質の動的構造の解析とデータベースProModeへの取りこみ2007

    • 著者名/発表者名
      猿渡 茂、輪湖 博
    • 学会等名
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-05-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] ProModeユーザーのための基準振動解析プログラムの開発2007

    • 著者名/発表者名
      輪湖 博、富澤 裕樹、猿渡 茂
    • 学会等名
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-05-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Analysis of dynamic structures of proteins with missing residues and registration to the database ProMode2007

    • 著者名/発表者名
      S., Endo
    • 学会等名
      The 8th annual meeting of the protein society of Japan
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2007-05-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of the program for ProMode users to perform normal mode analysis by themselves2007

    • 著者名/発表者名
      H., Wako
    • 学会等名
      The 8th annual meeting of the protein society of Japan
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2007-05-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 立体構造不定領域のあるタンパク質の動的構造の解析とデータベースProModeヘの取りこみ2007

    • 著者名/発表者名
      猿渡 茂、輪湖 博
    • 学会等名
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-04-25
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Normal Mode Analyses of multimeric proteins with symmetry in Dihedral Angle Space2006

    • 著者名/発表者名
      S.Endo and H.Wsko
    • 学会等名
      5th East Asian Biophysics Symposium & 44th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan (EABS & BSJ 2006)
    • 発表場所
      Okinawa
    • 年月日
      2006-11-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Dynamic structures of proteins characterized by networks formed by connecting positively correlated residues in normal mode vibrations2006

    • 著者名/発表者名
      H.Wako and S.Endo
    • 学会等名
      EABS & BSJ 2006
    • 発表場所
      Okinawa
    • 年月日
      2006-11-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Dynamic structures of proteins characterized by networks formed by connecting positively correlated residues in normal mode vibrations2006

    • 著者名/発表者名
      H., Wako
    • 学会等名
      5th East Asian Biophysics Symposium & 44th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan(EABS & BSJ 2006)
    • 発表場所
      Okinawa
    • 年月日
      2006-11-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Normal Mode Analyses of multimeric proteins with symmetry in Dihedral Angle Space2006

    • 著者名/発表者名
      S., Endo
    • 学会等名
      EABS & BSJ 2006
    • 発表場所
      Okinawa
    • 年月日
      2006-11-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] T4リゾチーム変異体における動的構造-活性相関2006

    • 著者名/発表者名
      猿渡 茂、柳田 直人、輪湖 博
    • 学会等名
      第6回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2006-04-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Dynamics-Activity Relationship among T4 Lysozyme Mutants2006

    • 著者名/発表者名
      S., Endo
    • 学会等名
      The 7th annual meeting of the protein society of Japan
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2006-04-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Comparative study on dynamic structures of homologous proteins by normal mode analysis2005

    • 著者名/発表者名
      H., Wako
    • 学会等名
      43th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2005-11-25
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 異種及び同種2量体タンパク質の基準振動解析2005

    • 著者名/発表者名
      猿渡 茂、輪湖 博
    • 学会等名
      第43回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2005-11-23
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 基準振動解析による相同なタンパク質の動的構造の比較2005

    • 著者名/発表者名
      輪湖 博、大塚 元央、富澤 裕樹、加藤 雅樹、猿渡 茂
    • 学会等名
      第43回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2005-11-23
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Normal mode analyses of hetero and homo dimeric proteins2005

    • 著者名/発表者名
      S., Endo
    • 学会等名
      43th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2005-11-23
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 相同なタンパク質の動的構造I.ヒトリゾチームの動的構造に対するアミノ酸置換の影響2005

    • 著者名/発表者名
      猿渡 茂、輪湖 博
    • 学会等名
      第5回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2005-06-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 相同なタンパク質の動的構造II.スーパーファミリー内での比較2005

    • 著者名/発表者名
      輪湖 博、大塚 元央、富澤 裕樹、加藤 雅樹、猿渡 茂
    • 学会等名
      第5回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2005-06-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Dynamic structures of homologous proteins I. The effects of amino acid substitution on the dynamic structures of human lysozyme2005

    • 著者名/発表者名
      S., Endo
    • 学会等名
      The 6th annual meeting of the protein society of Japan
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2005-06-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Dynamic structures of homologous proteins II. Comparative study of protein families within superfamilies2005

    • 著者名/発表者名
      H., Wako
    • 学会等名
      The 6th annual meeting of the protein society of Japan
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2005-06-30
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より

    • URL

      http://promode.socs.waseda.ac.jp/pages/jsp/index.jsp?url=list.jsp&tag=oli&oligomer=1

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

URL: 

公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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