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タンパク質構造揺らぎに基づく構造変化予測法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 26840056
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生物物理学
研究機関筑波大学

研究代表者

原田 隆平  筑波大学, 数理物質系, 特別研究員(PD) (60612174)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード分子動力学シミュレーション / タンパク質の天然構造予測 / タンパク質の構造変化予測 / タンパク質 / 立体構造変化 / フォールディング / 構造サンプリング / 機能発現 / 超並列シミュレーション / 自由エネルギー地形
研究成果の概要

タンパク質の構造揺らぎに基づく構造変化予測法を開発した. 計算手順として, 下記2過程を繰り返す. ①構造変化を引き起こす可能性が高い分子構造選択, ②複数の短時間MDシミュレーションによる選択分子構造の構造探索. 遷移確率が高い分子構造から短時間MDシミュレーションを繰り返すことで, タンパク質の構造遷移を促進し, 効率的に構造変化を予測する.
上記の計算手順に基づき, 様々な構造変化予測法を開発し, 実際の生体系に適用した. 具体的には, ミニタンパク質シニョリンの天然構造予測に適用し, 高精度での天然構造予測に成功した. また, 加水分解酵素T4リゾチームの開閉運動予測に成功した.

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 13件、 謝辞記載あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Protein folding pathways extracted by OFLOOD: Outlier FLOODing method2015

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Harada, Tomotake Nakamura, Yu Takano, Yasuteru Shigeta
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 36 号: 2 ページ: 97-102

    • DOI

      10.1002/jcc.23773

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhanced conformational sampling method for proteins based on the TaBoo SeArch (TBSA) algorithm: Application to the folding of a mini-protein, chignolin2015

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Harada, Yu Takano, Yasuteru Shigeta
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 36 号: 10 ページ: 763-772

    • DOI

      10.1002/jcc.23854

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simple, yet powerful methodologies for conformational sampling of proteins2015

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Harada, Yu Takano, Takeshi Baba, Yasuteru Shigeta
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 17 号: 9 ページ: 6155-6173

    • DOI

      10.1039/c4cp05262e

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Complete Atomistic Model of a Bacterial Cytoplasm for Integrating Physics, Biochemistry, and Systems Biology2015

    • 著者名/発表者名
      Michael Feig, Ryuhei Harada, Takaharu Mori, Isseki Yu, Koich Takahashi, Yuji Sugita
    • 雑誌名

      Jornal of Molecular Graphics and Modelling

      巻: 56 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.jmgm.2015.02.004

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantal cumulant dynamics for real-time simulations of quantum many-body systems2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shigeta, H. Harada, M. Kayanuma, M. Shoji
    • 雑誌名

      Int. J. Quantum Chem.

      巻: 115 号: 5 ページ: 300-308

    • DOI

      10.1002/qua.24820

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Efficient conformational sampling of proteins based on a multi-dimensional TaBoo SeArch algorithm:2015

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Harada, Yu Takano, Yasuteru Shigeta
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 630 ページ: 68-75

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2015.04.039

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Automatic Detection of Hidden Dimension in OFLOOD Method2015

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Harada, Tomotake Nakamura, Yasuteru Shigeta
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 639 ページ: 269-274

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2015.09.031

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Non-targeted parallel cascade selection molecular dynamics (nt-PaCS-MD) for enhancement of the conformational sampling of proteins2015

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Harada and Akio Kitao
    • 雑誌名

      J. Chem. Theor. Comput.

      巻: 11 号: 11 ページ: 5493-5502

    • DOI

      10.1021/acs.jctc.5b00723

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fluctuation Flooding Method (FFM) for accelerating conformational transitions on proteins.2014

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Harada, Yu Takano, Yasuteru Shigeta
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 140 号: 12 ページ: 125103-125103

    • DOI

      10.1063/1.4869594

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the induced-fitmechanism of substrate-enzyme binding structures of Nylon-oligomerhydrolase2014

    • 著者名/発表者名
      T. Baba, R. Harada, M. Nakano, Y. Shigeta
    • 雑誌名

      Journal of Computational Chemistry

      巻: 35 号: 16 ページ: 1240-1247

    • DOI

      10.1002/jcc.23614

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] タンパク質の柔らかな運動を誘起する分子シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      原田隆平,北尾彰朗
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 54 号: 3 ページ: 167-171

    • DOI

      10.2142/biophys.54.167

    • NAID

      130004719369

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 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
  • [雑誌論文] カスケード型超並列シミュレーションによるタンパク質構造遷移のパスウェイ探索2014

    • 著者名/発表者名
      西原泰孝, 原田隆平, 北尾彰朗
    • 雑誌名

      統計数理

      巻: 62 ページ: 273-284

    • NAID

      120006020818

    • 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
  • [雑誌論文] Conformational transition pathway and free energy analyses of proteins by parallel cascade selection molecular dynamics (PaCS-MD)2014

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Harada, Yasutaka Nishihara, Nobuhiko Wakai, and Akio Kitao
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1618 ページ: 86-86

    • DOI

      10.1063/1.4897682

    • 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] カスケード型超並列シミュレーションを用いた生物学的レアイベント探索手法の構築2016

    • 著者名/発表者名
      原田隆平
    • 学会等名
      凝縮系の理論化学2016
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄県中頭群西原町)
    • 年月日
      2016-03-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Simple, yet Powerful Conformational Sampling Methodologies for Proteins2015

    • 著者名/発表者名
      原田隆平, 鷹野優, 重田育照
    • 学会等名
      環太平洋化学会議 Pacifichem 2015
    • 発表場所
      ハワイコンベンションセンター(米国ハワイ市)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 逆状態分布に基づく効率的タンパク質構造サンプリング手法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      原田隆平, 鷹野優, 重田育照
    • 学会等名
      第29回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2015-11-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Simple yet Powerful Conformational Sampling Methods for Reproducing Biologically Rare Events2015

    • 著者名/発表者名
      原田隆平
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レアイベント探索手法"OFLOOD"で解明するタンパク質フォールディング機構2015

    • 著者名/発表者名
      原田隆平, 鷹野優, 重田育照
    • 学会等名
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      あわぎんホール(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質レアイベント抽出のための 効率的構造サンプリング手法2014

    • 著者名/発表者名
      原田隆平, 鷹野優, 重田照育
    • 学会等名
      第28回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      宮城県仙台市/仙台市民会館
    • 年月日
      2014-11-11 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] タンパク質レアイベントを抽出する効率的構造サンプリング法2014

    • 著者名/発表者名
      原田隆平, 鷹野優, 重田照育
    • 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
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 酵素の基質結合と大規模構造変化に関する理論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      馬場 剛史, 原田 隆平, 中野 雅由, 重田 育照
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会2014東広島
    • 発表場所
      広島県東広島市/広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛋白質構造揺らぎを用いた構造変化加速法 :FFM2014

    • 著者名/発表者名
      原田隆平, 鷹野優, 重田照育
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市/ワークピア横浜
    • 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] ナイロンオリゴマー分解酵素の大規模構造変化に対するアミノ酸変異導入の効果2014

    • 著者名/発表者名
      馬場 剛史, 原田 隆平, 中野 雅由, 重田 育照
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市/ワークピア横浜
    • 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] 大規模構造変化を誘起するMD手法を利用したナイロンオリゴマー分解酵素の誘導適合過程の解明2014

    • 著者名/発表者名
      馬場 剛史, 原田 隆平, 中野 雅由, 重田 育照
    • 学会等名
      第17回理論化学討論会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市/名古屋大学東山キャンパス
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [産業財産権] 情報処理装置, シミュレーション手法, およびシミュレーションプログラム2015

    • 発明者名
      中村朋健, 重田育照, 原田隆平
    • 権利者名
      中村朋健, 重田育照, 原田隆平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-08-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] 情報処理装置, 指標次元抽出方法, および指標次元抽出プログラム2015

    • 発明者名
      中村朋健, 重田育照, 原田隆平
    • 権利者名
      中村朋健, 重田育照, 原田隆平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-08-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2017-05-10  

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