| 研究課題/領域番号 |
20K12072
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
上野 豊 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (60356558)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | タンパク質立体構造 / 分子構造可視化技術 / 分子アニメーション / 分子間相互作用 / コンピュータグラフィックス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
タンパク質等の生体分子の構造モデルのアニメーションを構築したスクリプトのライブラリを整備する。細胞内における各種タンパク質の分子メカニズムを立体構造に基づいて例証する構造生物学のツールとしての確立を目指す。既存の分子アニメーション構築ソフトウェアを活用しながら必要な計算プログラムを開発し、分子の揺らぎを表示して相互作用を検証できる機能を開発する。アニメーションを記述したスクリプトの蓄積とネット公開による共有を図り、将来には細胞内の超分子システムを計算機上に再構築する可視化システムの実現につなげる。
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| 研究実績の概要 |
タンパク質等の生体分子の構造モデルのアニメーション構築を支援するシステムの研究開発を進めた。細胞内における各種タンパク質の分子メカニズムを立体構造に基づいて例証するための構造生物学のツールとして提案している。汎用3DCGソフトウェアBlenderを利用して構築したアニメーションのライブラリを整備し必要な計算機プログラムをgithubサイトより公開した。骨格アニメーション法を利用してタンパク質立体構造データPDBに基づいて構造変化のアニメーションを表示する手法を開発した。名古屋大学から発表された構造変化データベースPSCDBおよび英国EastAnglia大学から発表された構造変化データベースMorphitProのアニメーションを構築することができた。また分子の揺らぎを発生させる手法を検討し、Blenderの物理演算機能を利用して構築する手法を開発した。例として、バクテリアべん毛の回転動作がべん毛全体のうねり動作を発生する様子をシミュレーションして作成した。また、同じ物体を複数配置して動作させるパーティクル法がアニメーション構築手法として利用できることから繊維構造となるタンパク質やDNAらせん構造を作成する手法を検討した。既に作成していたアクチンフィラメントの重合脱重合のアニメーションを改良してRNAの重合に応用する例を作成した。RNAポリメラーゼによるDNA鎖を読み取ってRNA鎖を重合するアニメーションについて試験的に手作業で構成した。また、DNA鎖がゆらぐ様子を物理演算機能で発生する手法を考案し、各種汎用アニメーションで利用されているBVH形式ファイルで骨格アニメーションデータを作成した。DNAオリガミ構造のフォールディングの低解像度モデルを試作した。酵素活性中心の構造変化を整理したデータベースEzCatDBより公開されていた構造変化アニメーションのモデルをBlenderを用いて構築する手法を開発した。
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