| 研究課題/領域番号 |
19H02673
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
長岡 正隆 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (50201679)
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| 研究分担者 |
小池 亮太郎 名古屋大学, 情報学研究科, 助教 (20381577)
北村 勇吉 静岡大学, 工学部, 助教 (00855702)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
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| キーワード | 分子シミュレーション / 定pH法 / 夾雑状態分子物性 / Motion Tree 法 / ビックデータ解析 / 時系列クラスタリング解析 / pH / 分子夾雑状態 / Motion Tree method / 運動樹法 / 配置選択定ｐH 法 / 分子夾雑系 / ビッグデータ解析 / ph / pH, 分子夾雑状態 / ph, 分子夾雑状態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
分子集合状態で起こる化学反応に対する水素イオン指数（pH）依存性を取り扱える効率的な定pH法（配置選択定pH法）を確立し、それを適用して得られるミクロ運動ビッグデータに対して運動樹（Motion tree、MT）法による解析を行うことによって、pH変化に伴って変化する分子凝集や生体分子機能を分子論的に解明する。
具体的には水性アルミニウム系やカルボン酸系で、分子凝集機構に関するpH依存の濃度特性を研究する。さらに生体分子機能に展開するために、非平衡MT法というデータ科学的手法を導入して、分子構造の時間変化を記述する原子群の座標・速度の時系列数値データ（ビッグデータ）を解析しアロステリック制御の分子機構を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では溶液pH環境下での分子凝集や生体分子機能を理論的に明らかにする一般的方法論の確立のために、分子力場または量子力場／分子力場法に基づいた配置選択定pH法（CS-CpH法）を開発した。さらに、タンパク質の分子シミュレーションから生成された大規模運動情報（ビッグデータ）に対して、Motion Tree（MT）法や時系列解析を応用することで、タンパク質機能発現に深く関与する構造緩和情報も取り扱える非平衡トラジェクトリデータ解析法も開発した。タンパク質構造の動的な構造変化パターンを明らかにしうることで生体機能制御機構の立体構造変化からの解明が可能となる重要な技術基盤が確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
得られた研究成果は、pH条件や共存分子濃度に依存した分光現象や生体機能に対して、データ科学的なアプローチから切り込んだものであり、分子シミュレーションとデータ科学を繋ぐ大きな学術的成果が得られたと言える。また、開発された手法は有機分子やタンパク質のみならず、金属錯体や無機化合物などのさまざまな対象系への展開が可能な汎用的な計算分子技術であり、喫緊の社会的課題であるSDGs社会実現やエネルギー問題解決などに貢献することが期待できる成果が得られた。
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