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水和水が媒介するタンパク質リガンド相互作用をデータマイニングで解明する

研究課題

研究課題/領域番号 25650050
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生物物理学
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

水上 卓  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50270955)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
キーワードタンパク質 / 水和 / 分子動力学計算 / データマイニング / 特徴空間 / 機械学習 / 蛋白質 / 分子動力学 / ドッキング / Lasso正則化
研究成果の概要

本研究の目標は,タンパク質・リガンド結合系を対象に,データマイニング法により定義された水和水の可視化(現象論)と,溶媒和自由エネルギー計算による水和効果の見積り(定量化)である.
MDシミュレーションの出力データから混合分布モデル(GMM)によって水の振る舞いをデータマイニングする系を確立した.これによりリガンド結合タンパク質水和自由エネルギーと水の振る舞いの強い相関を検知し,ある程度の予測を可能とした.次に原子の多体相互作用を考慮した記述子を設計し,一般線型モデルとクラスタリングにより機械学習・予測を行った.小さなサイズの分子系に適用したところ,より詳細なエネルギーの予測が可能となった.

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Prediction of Solvation Free Energy of Proteins: Molecular Dynamics Simulation and QSPR Model Approach2015

    • 著者名/発表者名
      Sri R. Natasia, Hiroaki Saito, Taku Mizukami, Kazutomo Kawaguchi and Hidemi Nagao
    • 雑誌名

      Recent Development in Computational Science

      巻: 6 ページ: 100-111

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Study of Gramicidin A in Lipid Bilayer: Electrostatic Map and Ion Conduction2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki SAITO, Masashi IWAYAMA, Kazutomo KAWAGUCHI, Taku MIZUKAMI, Takeshi MIYAKAWA, Masako TAKASU, and Hidemi NAGAO
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc

      巻: volume 1 ページ: 012053-012053

    • DOI

      10.7566/jpscp.1.012053

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Machine-learning approach for behavior of hydration water; A pathway to discovery and prediction for biophysical and physiological properties of protein2017

    • 著者名/発表者名
      Taku Mizukami, Nguyen Viet Cuong, Pham Tien Lam, Dam Heiu Chi
    • 学会等名
      International Symposium on Biophysics of Rhodopsins Celebrating Prof. Yoshinori Shichida
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2017-05-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械学習によるタンパク質親水/疎水表面における水分子の動的振る舞いの解析2016

    • 著者名/発表者名
      水上 卓, Viet Cuong Nguyen, Ho Tu Bao, and Dam Hieu Chi
    • 学会等名
      生物物理学会 第54回年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] アンサンブルドッキングを用いたCYP1A2化合物の代謝部位予測2016

    • 著者名/発表者名
      齋藤 大明, 水上 卓, 平野 秀典, 大塚 教雄, 沖本 憲明, 泰地 真弘人
    • 学会等名
      生物物理学会 第54回年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Simulation-based data-mining approach for the protein hydration water behavior2015

    • 著者名/発表者名
      Taku Mizukami, Nguyen Viet Cuong, Ho Tu Bao, and Dam Hieu Chi
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      USA, Honolulu
    • 年月日
      2015-12-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シミュレーション・データマイニングによるリガンド結合系における水分子の振る舞い2015

    • 著者名/発表者名
      水上 卓, グェン ベトクン, ホー ツーバオ, ダム ヒョウチ
    • 学会等名
      生物物理学会年会
    • 発表場所
      石川県金沢市,金沢大学
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydration Water Behavior Characterization by Simulation-Based Data-Mining Approach2015

    • 著者名/発表者名
      Taku Mizukami, Nguyen Viet Cuong, Ho Tu Bao, and Dam Hieu Chi
    • 学会等名
      ACCMS8 (Conference of Asian Consortium on Computational Materials Science)
    • 発表場所
      NTUST,Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2015-06-16 – 2015-06-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydration Water Behavior Characterization by Simulation-Based Data-Mining Approach2015

    • 著者名/発表者名
      Taku Mizukami, Viet Cuong Nguen, Tu Bao Ho, Hieu Chi Dam
    • 学会等名
      The 8th Conference of the Asian Consortium on Computational Materials Science (ACCMS-8)
    • 発表場所
      台湾,台北市
    • 年月日
      2015-06-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydration water behavior classified by mixture model : Simulation data-mining approach2014

    • 著者名/発表者名
      Taku Mizukami, Viet Cuong Nguen, Tu Bao Ho, Hieu Chi Dam
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      北海道札幌市・札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] A novel category of protein hydration water classified by simulated data mining approach2013

    • 著者名/発表者名
      Taku Mizukami, Ayumu Sugiyama, Dam Hieu Chi, Ho Tu Bao
    • 学会等名
      ACCMS-7
    • 発表場所
      Thailand, Korat
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural analysis of protein hydration water by means of sparse model2013

    • 著者名/発表者名
      水上 卓, 杉山 歩, 川崎 隆史, 高木 啓行, ホー・ツー・バオ, ダム・ヒョウ・チ
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] L1型正則化線形回帰モデルを用いたシミュレーションデータからの二元合金の物性予測2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木 大輔,川崎 隆史, 杉山 歩,水上 卓,Dam Hieu Chi, Ho Tu Bao
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] シミュレーション・データマイニングアプローチによる蛋白質ドッキング過程における水和水ダイナミクス2013

    • 著者名/発表者名
      水上 卓, 杉山 歩, ホー・ツー・バオ, ダム・ヒョウ・チ
    • 学会等名
      生物物理学会 第51回年会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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