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全原子量子化学計算によるマルチチャネルオプトジェネティクス用光受容体の分子設計

研究課題

研究課題/領域番号 25540132
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関東京工業大学

研究代表者

櫻井 実  東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 教授 (50162342)

連携研究者 神取 秀樹  名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (70202033)
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 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードチャネルロドプシン / プロテオロドプシン / 量子化学計算 / 吸収波長制御 / LOVドメイン / BLUFドメイン / 光応答 / ダイナミクス / オプトジェネティクス / MDシミュレーション / 光受容体 / ロドプシン / オプシンシフト
研究成果の概要

全原子量子化学計算によりチャネルロドプシン、プロテオロドプシンの吸収波長制御機構を解析した。その結果、吸収波長に大きく影響を与えるアミノ酸残基を特定することに成功し、さらに、波長を大きくシフトさせる変異体も提案した。また、近年オプトジェネティクスの光受容体として盛んに用いられているLOVドメインやBLUFドメインの光応答機構を分子動力学シミュレーション等を駆使して、ダイナミクスの観点から明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (17件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] An adaptive quantum mechanics/molecular mechanics method for the infrared spectrum of water: incorporation of the quantum effect between solute and solvent2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi C. Watanabe, Misa Banno, Minoru Sakurai
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 18 号: 10 ページ: 7318-7333

    • DOI

      10.1039/c5cp07136d

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Octahedral point-charge model and its application to fragmentmolecular orbital calculations of chemical shifts2014

    • 著者名/発表者名
      Qi Gao, Satoshi Yokojima, Dmitri G. Fedorov, Kazuo Kitaura, Minoru Sakurai, Shinichiro Nakamura
    • 雑誌名

      Chem. Phy. Lett.

      巻: 593 ページ: 165-173

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2014.01.001

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] MDシミュレーションによるBLUFタンパク質TePixDの光応答メカニズムの解析2016

    • 著者名/発表者名
      矢板智大、古田忠臣、櫻井実
    • 学会等名
      第16回蛋白質科学会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] MDシミュレーションによる青色光受容タンパク質AuLOVとAsLOV2の光応答機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      金森悠一郎、古田忠臣、櫻井実
    • 学会等名
      第16回蛋白質科学会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Ab initio MD シミュレーションによるPYP の活性部位水素結合ネットワークの解析2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kaneta, H. Watanabe, T. Furuta, M. Sakurai
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 量子化学計算を用いたプロテオロドプシンL105 変異体の波長シフトの解析2015

    • 著者名/発表者名
      K. Yanagi, H. C. Watanabe, T. Furuta, M. Sakurai
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 構成的活性変異が リガンドフリー GPCR オプシンに及ぼす効果のMD シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      林 俊洋, 渡邉 宙志, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 量子化学計算を用いたプロテオロドプシンL105 変異体の波長シフトの解析2015

    • 著者名/発表者名
      柳 開智, 渡邉 宙志, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Study of the photoactivation mechanisms of AsLOV2 and LOV-HTH using accelerated molecular dynamics simulations2014

    • 著者名/発表者名
      Testuo Kokubu, Tomohiko Yaita, Tadaomi Furuta, Minoru Sakurai
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      Nagahama, Japan
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Study of the mechanism of the light-driven ion transport in halorhodopsin based on the free energy calculations2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Tamura, Shuntaro Chiba, Tadaomi Furuta, Shun Sakuraba, Nobuyuki Matsubayashi, Minoru Sakurai
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      Nagahama, Japan
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of the photoresponse mechanism of the LOV-HTH system using accelerated molecular dynamics simulation2014

    • 著者名/発表者名
      國分 哲雄、古田 忠臣、櫻井 実
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] チャネルロドプシンの機能理解への理論的アプローチ2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺 宙志, Elstner Marcus, 櫻井 実
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Accelerated MDシミュレーションを用いたAsLOV2ドメイン光活性機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      矢板 智大、古田 忠臣、櫻井 実
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] チャネルロドプシンの吸収波長に関する量子化学的研究2014

    • 著者名/発表者名
      吉野 菜海, 林 智彦, 松浦 東, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] accelerated MDシミュレーションで探る光受容タンパク質LOV-HTHの光応答機構2014

    • 著者名/発表者名
      國分 哲雄、古田 忠臣、櫻井 実
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ワークピア横浜 / 横浜産貿ホール マリネリア
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] MDシミュレーションを用いたAsLOV2ドメイン光活性機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      矢板 智大、古田 忠臣、櫻井 実
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ワークピア横浜 / 横浜産貿ホール マリネリア
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] MDシミュレーションによる光受容タンパク質LOV-HTHの光応答機構の解析2013

    • 著者名/発表者名
      國分哲雄、古田忠臣、櫻井実
    • 学会等名
      第13回日本蛋白質科学会
    • 発表場所
      鳥取 とりぎん文化会館
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 自由エネルギー計算によるハロロドプシンの光駆動イオン輸送メカニズムの解析2013

    • 著者名/発表者名
      田村 浩之, 千葉 峻太郎, 古田 忠臣, 櫻庭 俊, 松林 伸幸, 櫻井 実
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会
    • 発表場所
      京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] μsスケールの分子動力学シミュレーションによる光受容タンパク質LOV-HTHの光応答機構の研究2013

    • 著者名/発表者名
      國分 哲雄, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会
    • 発表場所
      京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] 光と生命の辞典 第1章10節 生物の光吸収物質2016

    • 著者名/発表者名
      櫻井実
    • 総ページ数
      422
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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