生体分子構造データのグラフによる統一の試み

• 研究課題/領域番号: 25280109
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 長浜バイオ大学
• 研究代表者: 白井 剛 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (00262890)
• 研究分担者: 大山 拓次 山梨大学, 医学工学総合研究部, 准教授 (60423133) ; 真柳 浩太 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (50418571)
• 連携研究者: 石野 良純 九州大学, 農学研究科, 教授 (30346837)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2013年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
• キーワード: 生体生命情報学 / 分子機械 / 高分子構造・物性 / アルゴリズム / 生体超分子構造 / 高分子構造・物性 アルゴリズム

研究成果の概要

生物学データは階層的であり、これにもっとも適したデータ形式はグラフである。この研究では生物学的グラフを比較する方法を研究開発し、低分子構造グラフによる構造-活性相関、タンパク質超分子複合体モデルのグラフベースの構築方法、系統樹(グラフ)の比較による直系群の同定方法などを開発した。タンパク質複合体モデルについては、ヒト複合体のモデリングにより新たな疾患関連変異をインターフェースに同定した。また、DNA複製系複合体について構築したモデルを、電子顕微鏡単粒子解析などで実験的に検証し、モデルが実験構造によく一致することを示すなど、グラフベースの方法論の有効性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of a mismatch-specific endonuclease in hyperthermophilic Archaea. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishino S, Nishi Y, Oda S, Uemori T, Sagara T, Takatsu N, Yamagami T, Shirai T, Ishino Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 124 号: 7 ページ: 2977-2086
  • DOI: 10.1093/nar/gkw153
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel AVPR2 mutation causing partial nephrogenic diabetes insipidus in a Japanese family (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamashita S, Hata A, Usui T, Oda H, Hijikata A, Shirai T, Kaneko N, Hata D
  • 雑誌名: J. Pediatr. Endocrinol. Metab. 巻: 5 号: 5 ページ: 591-596
  • DOI: 10.1515/jpem-2015-0323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deciphering Supramolecular Structures with Protein-Protein Interaction Network Modeling (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tsuji, Takao Yoda, and Tsuyoshi Shirai
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 16341-16341
  • DOI: 10.1038/srep16341
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The influence of PRNP polymorphisms on human prion disease susceptibility: an update (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi A, Teruya K, Matsuura Y, Shirai T, Nakamura Y, Yamada M, Mizusawa H, Mohri S, Kitamoto T.
  • 雑誌名: Acta Neuropathologica 巻: 130 号: 2 ページ: 159-170
  • DOI: 10.1007/s00401-015-1447-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 超分子モデリングによる創薬支援 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土方敦司、辻 敏之、白井 剛
  • 雑誌名: SAR News 巻: 28 ページ: 1-7
• [雑誌論文] Clustering of 3D-Structure Similarity Based Network of Secondary Metabolites Reveals Their Relationships with Biological Activities (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohtana Y,Abdullah AA, Amin MA,Huang M,Ono N, Sato T,Sugiura T,Horai H,Nakamura Y,Morita AH, Lange KW,Kibinge NK, Katsuragi T,Shirai T,Kanaya S
  • 雑誌名: Mol. Inf. 巻: 33 号: 11-12 ページ: 790-801
  • DOI: 10.1002/minf.201400123
  • NAID: 130005146305
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aicardi-Goutières syndrome is caused by IFIH1 mutations. (2014)
  • 著者名/発表者名: Oda, H., Nakagawa, K., Abe, J., Awaya, T., Funabiki, M., Hijikata, A., Nishikomori, R., Funatsuka, M., Ohshima, Y., Sugawara, Y., Yasumi, T., Kato, H., Shirai, T., Ohara, O., Fujita, T., Heike, T.
  • 雑誌名: America Journal of Human Genetics 巻: 95 号: 1 ページ: 121-125
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2014.06.007
  • NAID: 120005460706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluating Prion Models Based on Comprehensive Mutation Data of Mouse PrP. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shirai T, Saito M, Kobayashi A, Asano M, Hizume M, Ikeda S, Teruya K, Morita M, Kitamoto T.
  • 雑誌名: Structure. 巻: 22 号: 4 ページ: 560-571
  • DOI: 10.1016/j.str.2013.12.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of domain chimeric L-(2S, 3S)-butanediol dehydrogenase (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimegi T, Oyama T, Ohtsuki T, Kurisu G, Kusunoki M, Ui S
  • 雑誌名: Acta Cryst F 巻: 70 号: 4 ページ: 461-463
  • DOI: 10.1107/s2053230x13032755
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the entire stalk region of the dynein motor domain (2014)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Nishikawa, Takuji Oyama, Narutoshi Kamiya, Takahide Kon, Yoko Y. Toyoshima, Haruki Nakamura, Genji Kurisu
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology 巻: 426 号: 19 ページ: 3232-3245
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2014.06.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revealing the intracellular ultrastructure of filopodia with cryo-electron tomography. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinji Aramaki, Kouta Mayanagi, Kazuhiro Aoyama and Takuo Yasunaga
  • 雑誌名: Microscopy (Oxf) Suppl. 巻: 63 号: suppl 1 ページ: 133-134
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfu071
  • 査読あり
• [雑誌論文] データベース解析によるタンパク質リガンドの多様性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 白井 剛
  • 雑誌名: 生化学 巻: 85 ページ: 671-687
  • NAID: 10031195378
  • 査読あり
• [雑誌論文] The centromeric nucleosome-like CENP-T-W-S-X complex induces positive supercoils into DNA. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kozo Takeuchi, Tatsuya Nishino, Kouta Mayanagi, Naoki Horikoshi, Akihisa Osakabe, Hiroaki Tachiwana, Tetsuya Hori, Hitoshi Kurumizaka and Tatsuo Fukagawa.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 42 号: 3 ページ: 1644-1655
  • DOI: 10.1093/nar/gkt1124
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Development of a protein-protein docking method based on matching of vector-presented amino acid residues (2015)
  • 著者名/発表者名: Hijikata A, Shionyu M, Shirai T
  • 学会等名: 生命医薬情報学連合大会
  • 発表場所: 京都府宇治市
  • 年月日: 2015-10-29
• [学会発表] タンパク質超分子モデリングによる疾患関連変異の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻 敏之, 依田隆夫, 白井 剛
  • 学会等名: 生命医薬情報学連合大会2015年大会
  • 発表場所: 京都府宇治市
  • 年月日: 2015-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] Analyzing disease-related amino acid variants with protein supramolecule modeling (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻 敏之, 依田隆夫, 白井 剛
  • 学会等名: 生命医薬情報学連合大会2015年大会
  • 発表場所: 京都府宇治市
  • 年月日: 2015-10-29
• [学会発表] A statistical amino acid pair potential to re-rank protein-protein docking poses predicted by a vector match algorithm (2015)
  • 著者名/発表者名: Hijikata A, Shionyu M, Shirai T
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 石川県金沢市
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Structure prediction and analyses of endonuclease NucS from Thermococcus kodakaraensis (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakae S, Hijikata A, Tsuji T, Yonezawa K, Kouyama K, Mayanagi K, Ishino S, Ishino Y, Shirai T
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 石川県金沢市
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Relationship between protein-protein interaction interface predicted by complex modeling and disease-related amino acid variants (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻 敏之, 依田隆夫, 白井 剛
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 石川県金沢市
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] マルチドメインタンパク質の構造予測サーバの構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塩生真史, 土方敦司, 白井 剛
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島県徳島市
  • 年月日: 2015-06-24
• [学会発表] Development of method for protein-protein interaction modeling using IntAct database (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻 敏之, 依田隆夫, 白井 剛
  • 学会等名: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 徳島県徳島市
  • 年月日: 2015-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] タンパク質相互作用データベースを利用した超分子モデリング法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻 敏之, 依田隆夫, 白井 剛
  • 学会等名: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 徳島県徳島市
  • 年月日: 2015-06-24
• [学会発表] Supramolecular modeling pipeline for correlative structural analysis and rational drug-design (2014)
  • 著者名/発表者名: 白井 剛
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] イントロダクション:3D遺伝学のすすめ (2014)
  • 著者名/発表者名: 白井 剛
  • 学会等名: 第86回遺伝学会年会
  • 発表場所: 滋賀県
  • 年月日: 2014-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] Single particle analysis of molecular architecture of DNA replication fork complex and switching mechanism of replication factors (2014)
  • 著者名/発表者名: Kouta Mayanagi, Shinichi Kiyonari, Hirokazu Nishida, Sonoko Ishino, Ryosuke Fujikane, Mihoko Saito, Daisuke Kohda, Yoshizumi Ishino, Tsuyoshi Shirai, Kosuke Morikawa
  • 学会等名: 18th International Microscopy Congress
  • 発表場所: Prague Czech Republic
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-12
• [学会発表] 超分子モデリングパイプラインの構築による相関構造解析•理論創薬支援 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白井 剛
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] 超分子モデリングパイプラインの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白井 剛
  • 学会等名: 創薬等支援技術基盤プラットフォームテクニカルセミナー2014
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2014-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular architecture and switching mechanism of the replication fork complex (2014)
  • 著者名/発表者名: Kouta Mayanagi, Shinichi Kiyonari, Hirokazu Nishida, Sonoko Ishino, Mihoko Saito, Daisuke Kohda, Yoshizumi Ishino, Tsuyoshi Shirai, Kosuke Morikawa
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: Girona, Spain
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Electron microscopic analysis of molecular architecture and switching mechanism of DNA replication fork complex (2013)
  • 著者名/発表者名: Mayanagi K, Kiyonari S, Nishida H, Ishino S, Saito M, Kohda D, Ishino Y, Morikawa K
  • 学会等名: ICSG2013-SLS
  • 発表場所: Sapporo, Hokkaidou
• [学会発表] Activation mechanism of the replicative helicase in the thermophilic archaeon, Thermoplasma acidophilum (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogino H, Ishino S, Mayanagi K, Oyama T, Shirai T, Morikawa K, Haugland GT, Birkeland NK, Kohda D, Ishino Y
  • 学会等名: Thermophiles 2013
  • 発表場所: Regensburg, Germany
• [学会発表] 好熱性アーキアThermoplasma acidophilumにおける複製ヘリカーゼ活性化機構の分岐進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾木野 弘実, 石野 園子, 真柳 浩太, 大山 拓次, 白井 剛, 森川 耿右, Haugland Gyri Teien, Birkeland Nils-Kare, 神田 大輔, 石野 良純
  • 学会等名: 第１４回極限環境生物学会
  • 発表場所: 川崎, 神奈川県
• [学会発表] Divergently evolved activation mechanism of the replicative helicase in the thermophilic archaeon, Thermoplasma acidophilum (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogino H, Ishino S, Mayanagi K, Oyama T, Shirai T, Morikawa K, Haugland GT, Birkeland NK, Kohda D, Ishino Y
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸, 兵庫県
• [図書] バイオインフォマティクス入門 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日本バイオインフォマティクス学会編
  • 総ページ数: 173
  • 出版者: 慶應義塾大学出版会
• [図書] Lectins: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogawa T, Shirai T
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: Springer
• [図書] 生命のビッグデータ利用の最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 辻 敏之, 白井 剛
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 生命のビッグデータ利用の最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 辻 敏之, 白井 剛
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: シーエムシー出版,
• [図書] Protein Engineering technology and application (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogawa T, Shirai T
  • 総ページ数: 22
  • 出版者: InTech
• [備考] 土方特任講師が生命医薬情報学連合2015年大会 ポスター賞を受賞
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/research/
• [備考] SIRD (Structure Interaction Relational Database)
  • URL: http://sird.nagahama-i-bio.ac.jp/sird/
• [産業財産権] 耐熱性ミスマッチエンドヌクレアーゼの利用方法 (2015)
  • 発明者名: 上森隆司, 石野良純, 2名, 白井 剛
  • 権利者名: 上森隆司, 石野良純, 2名, 白井 剛
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-09-09
  • 外国
• [産業財産権] 耐熱性ミスマッチエンドヌクレアーゼの利用方法 (2014)
  • 発明者名: 上森, 石野(園), 相良, 石野(良), 山上, 白井
  • 権利者名: 上森, 石野(園), 相良, 石野(良), 山上, 白井
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-184934
  • 出願年月日: 2014-09-11