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タンパク質電子構造DBシステムの拡充

研究課題

研究課題/領域番号 17K00395
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 生命・健康・医療情報学
研究機関東京大学

研究代表者

平野 敏行  東京大学, 生産技術研究所, 助教 (60451887)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードタンパク質 / 電子状態 / 量子化学 / 電子状態計算 / 密度汎関数法 / 波動関数 / データベース / 生体生命情報学 / 蛋白質 / ハイパフォーマンス・コンピューティング / シミュレーション工学 / 物性理論
研究成果の概要

タンパク質電子状態計算において、電子状態計算の高速化・効率化および計算構造モデリングとQCLO法に基づく電子状態計算の自動化に関する研究開発を行った。GPUによって電子状態計算の高速化し、メモリマップドファイルによって限られた計算機資源でのタンパク質電子状態計算の達成を実現した。QCLO法に基づく自動計算プログラムの機能追加・改良を施し、入力コードの保守性・視認性を向上させた。電子状態計算に基づく相互作用解析ツールを開発し、小規模タンパク質の実証計算によりその有用性を確認した。
開発したソースコードはインターネット上に公開済みである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

実験的に得られたタンパク質構造をもとに、タンパク質電子状態データベースの構築・拡張をおこなうため、タンパク質電子状態計算をより自動化し、省力化する研究開発を行った。タンパク質電子状態計算を高速化・効率化し、自動計算の簡略化・機能追加を行った。相互作用解析機能を追加し、基質やアミノ酸残基間の相互作用を可視化することができるようになった。
開発したソースコードはインターネット上に公開済みである。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Recent progress of protein canonical molecular orbital calculation by the third generation density functional method2019

    • 著者名/発表者名
      Hirano Toshiyuki、Sato Fumitoshi
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 2186 ページ: 030009-030009

    • DOI

      10.1063/1.5137920

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 棄却法を用いたタンパク質分子軌道の雲状可視化法の研究2018

    • 著者名/発表者名
      EGUCHI Haruki、HIRANO Toshiyuki、SATO Fumitoshi
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan

      巻: 17 号: 5 ページ: 189-192

    • DOI

      10.2477/jccj.2018-0062

    • NAID

      130007596235

    • ISSN
      1347-1767, 1347-3824
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 大規模分子設計における電子状態計算法と期待2018

    • 著者名/発表者名
      平野敏行, 佐藤文俊
    • 雑誌名

      放電研究

      巻: 61 ページ: 13-18

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of high-performance canonical molecular orbitals calculation for proteins2017

    • 著者名/発表者名
      Hirano Toshiyuki、Sato Fumitoshi
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1906 ページ: 030019-030019

    • DOI

      10.1063/1.5012298

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Study of interaction energy analysis of proteins by canonical Kohn-Sham molecular orbital calculation2020

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano, F. Sato
    • 学会等名
      The 60th Sanibel Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interaction energy analysis based on canonical Kohn-Sham molecular orbital calculation of protein2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano, F. Sato
    • 学会等名
      DFT2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent Progress of Protein Canonical Molecular Orbital Calculation by the Third Generation Density Functional Method2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano, F. Sato
    • 学会等名
      ICCMSE2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analyzing intramolecular interaction using canonical Kohn-Sham molecular orbital calculation in protein2019

    • 著者名/発表者名
      平野敏行, 佐藤文俊
    • 学会等名
      CBI学会2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質カノニカル分子軌道計算における相互作用解析の研究2019

    • 著者名/発表者名
      平野敏行, 佐藤文俊
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] インスリン様成長因子1の電子状態の研究2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木光, 平野敏行, 佐藤文俊
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] GPU acceleration of a canonical molecular orbital calculation program by the third-generation density-functional-theory-based method2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano, F. Sato
    • 学会等名
      The 59th Sanibel Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automated Canonical Molecular Orbital Calculation Engine for Protein: ProteinDF/QCLObot2018

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano, F. Sato
    • 学会等名
      16th international congress of quantum chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 雲状モデルによるタンパク質分子軌道の新規可視化手法の研究2018

    • 著者名/発表者名
      江口晴輝, 平野敏行, 佐藤文俊
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会 2018秋季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] GPUを用いた大規模電子状態計算プログラムProteinDFの高速化2018

    • 著者名/発表者名
      平野敏行, 佐藤文俊
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Molecular Orbitals Calculation Applications for Proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Hirano, Fumitoshi Sato
    • 学会等名
      International Workshop on Massively Parallel Programming for Quantum Chemistry and Physics 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electronic structure of the active site on glucose oxidase by using canonical molecular orbital calculation2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Hirano, Fumitoshi Sato
    • 学会等名
      The 58th Sanibel Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カノニカル分子軌道計算によるインフルエンザM2タンパク質の電子構造2017

    • 著者名/発表者名
      平野敏行, 佐藤文俊
    • 学会等名
      分子科学討論会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] QCLObot: an automation engine of canonical MO calculation in proteins2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Hirano, Fumitoshi Sato
    • 学会等名
      CBI学会2017年大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Study of High-Performance Canonical Molecular Orbitals Calculation for Proteins2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki HIRANO, Fumitoshi SATO
    • 学会等名
      International symposium: Computational Chemistry (CC) in ICCMSE2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] ProteinDF

    • URL

      https://github.com/ProteinDF/ProteinDF

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] QCLObot

    • URL

      https://github.com/ProteinDF/QCLObot

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] ProteinDF software package

    • URL

      https://proteindf.github.io/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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