| 研究課題/領域番号 |
21K14741
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分37010:生体関連化学
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
兼松 佑典 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (10765936)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 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)
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: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 統計科学 / 機械学習 / バイオインフォマティクス / 量子化学 / 統計解析 / データベース開発 / ヘム / 構造機能相関 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研究実施計画にある予測インターフェースの実装まで完遂すればヘムの化学に主眼を置いたモデルで何をどの程度の精度で予測できるかを一通り明らかにできる。また、一通りの予測を誰でも実行可能なアプリケーションを実装すること自体にも意義があり、それを参照した人工ヘムタンパク質・材料の開発とそのフィードバッグを通してPyDISHを洗練すれば、実験従事者、計算従事者双方に有益な情報基盤を確立できるはずである。
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| 研究成果の概要 |
ヘムタンパク質の構造機能相関解析アプリケーション「PyDISH」の有用性を向上させるために、データベースの自動更新と、ユーザーがアップロードした構造の解析の機能をそれぞれ実装した。またランダムフォレスト法を用いて機能分類予測について検証し、構造歪みをもとに有意な精度で機能の二値分類が実行可能であることが確認された。さらに与えられたヘムの構造をもとに酸化還元電位と酸素吸着能の近似値を評価する機能も実装した。その一方で、PyDISHの自動更新のアルゴリズムを転用することで、任意の金属補因子について統計解析を行う機能をGoogle Colabを用いて実装・公開し、その有用性を確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究におけるPyDISHの開発とGoogle Colabを用いた新規解析機能により、誰でもWebブラウザ上で最新のデータを参照しながら特定のヘムや金属補因子の特徴づけを行うことが新たに可能になった。これにより実験やシミュレーションで取得されたヘムの構造歪みに対する意味づけが可能になった。また、タンパク質に結合したヘムの構造を予測する機能を新規実装した構造予測ツール「AlphaFold3」とPyDISHとの併用により、新規タンパク質の活性を予測することも可能になった。ただしその予測精度や適用範囲については今後系統的に検討する必要がある。
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