• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

タンパク質複合体形成・解離に関わるモードカップリング解析法開発

公募研究

研究領域揺らぎが機能を決める生命分子の科学
研究課題/領域番号 23107705
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

北尾 彰朗  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 准教授 (30252422)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2011年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワードダイナミクス / エネルギー地形 / 構造変化 / シミュレーション
研究実績の概要

本研究では、タンパク質の複合体形成や解離のメカニズムを、構成する原子の集団的自由度(モード)間のカップリングというコンセプトを踏まえて、従来よりも詳細なレベルで明らかにするシミュレーション手法を開発することを目指してきた。
第1の研究成果として、分子シミュレーションを応用した構造変化を効率的にサンプリングする手法の開発と自由エネルギー地形計算に進展があったことがあげられる。開発した効率的にサンプリングする手法の1つがTransform and Relax Sampling (TRS)と呼ぶシミュレーション法である。この手法は、シミュレーション中にシステムにランダムな摂動を与えることで、タンパク質のソフトモードを励起するシミュレーション法である。この手法は、複合体形成・解離にカップリングすると思われるモードをタンパク質が持っている本質的に性質に注目することで効率的に抽出することを可能にしたものだと解釈できる。また、粗視化モデルと全原子モデルを組み合わせて効率的な超並列シミュレーションを行うMSFEL法を用いた自由エネルギー計算をいくつかのシステムで実行した。
次に2つの状態間をつなぐトラジェクトリを生成するPaCS-MD の開発を進めた。これは完全に独立な複数のトラジェクトリからターゲット構造に近いものを選択するプロセスを繰り返すことで、システムにバイアスをかけることなしに2状態間を接続するトラジェクトリを生成するものである。このシミュレーション法はタンパク質のフォールディング・アンフォールディングやドメイン運動、更に複合体形成時の構造変化を研究するために有効であることが明らかになった。
更にタンパク質が形成する複合体モデルを生成し、エネルギー計算からこれらを評価する手法を開発した。これ以外にも、本領域に参画することで、いくつかの重要な共同研究が生まれた。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (29件) (うち招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Free-energy analysis of lysozyme-triNAG binding modes with all-atom molecular dynamics simulation combined with the solution theory in the energy representation2013

    • 著者名/発表者名
      K. Takemura, R. R. Burri, T. Ishikawa, T. Ishikura, S. Sakuraba, N. Matubayasi, K. Kuwata, and A. Kitao
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett

      巻: 559 ページ: 94-98

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2012.12.063

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A theoretical study of the two binding modes between lysozyme and tri-NAG with an explicit solvent model based on the fragment molecular orbital method2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, R. R. Burri, Y. O. Kamatari, S. Sakuraba, N. Matubayasi, A. Kitao, and K. Kuwata
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys

      巻: 15 号: 10 ページ: 3646-3654

    • DOI

      10.1039/c3cp42761g

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CyClus: A fast, comprehensive cylindrical interface approximation clustering/reranking method for rigid-body protein-protein docking decoys2013

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Omori and Akio Kitao
    • 雑誌名

      Proteins

      巻: 81 号: 6 ページ: 1005-1016

    • DOI

      10.1002/prot.24252

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of protein-protein docking model structures using all-atom molecular dynamics simulations combined with the solution theory in the energy representation2012

    • 著者名/発表者名
      K. Takemura, H. Guo, S. Sakuraba, N. Matubayasi, and A. Kitao
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys

      巻: 137 号: 21

    • DOI

      10.1063/1.4768901

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water model tuning for improved reproduction of rotational diffusion and NMR spectral density2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Takemura and Akio Kitao
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 116 号: 22 ページ: 6279-6287

    • DOI

      10.1021/jp301100g

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The fast-folding mechanism of villin headpiece subdomain studied by multi-scale distributed computing2012

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

      Journal of Chemical Theory and Computation

      巻: 8(1) 号: 1 ページ: 290-299

    • DOI

      10.1021/ct200363h

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exploring the Folding Free Energy Landscape of a β-Hairpin Miniprotein, Chignolin, Using Multiscale Free Energy Landscape Calculation Method2011

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

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 115(27) 号: 27 ページ: 8806-8812

    • DOI

      10.1021/jp2008623

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transform and relax sampling for highly anisotropic systems : Application to protein domain motion and folding2011

    • 著者名/発表者名
      Akio Kitao
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 135(4) 号: 4 ページ: 45101-45114

    • DOI

      10.1063/1.3613676

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Screw motion regulates multiple functions of T4 phage protein gene product 5 during cell puncturing2011

    • 著者名/発表者名
      Nishima W, Kanamaru S, Arisaka F, Kitao A
    • 雑誌名

      J Am Chem Soc

      巻: 133(34) 号: 34 ページ: 13571-13576

    • DOI

      10.1021/ja204451g

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Structure modeling of the stator in bacterial flagellar motor and implication for selective permeation mechanism of proton2013

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      JSPS二国間交流事業 第4回日仏セミナー『細胞内の時間・空間階層構造のイメージング-分子から細胞に至るダイナミクス俯瞰-』
    • 発表場所
      Spring8 及びSACLA (兵庫県)
    • 年月日
      2013-01-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of Protein Using Robot Dynamics Algorithm2012

    • 著者名/発表者名
      山守優,竹村和浩,北尾彰朗
    • 学会等名
      第50回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス (愛知県)
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 水とタンパク質の構造揺らぎの理論解析2012

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      新学術合同交際シンポジウム「ゆらぎと水―生命のエネルギーと機能の分子機構を探る
    • 発表場所
      大阪ガーデンパレス (大阪府)
    • 年月日
      2012-09-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高圧下におけるαアクチン構造安定性の理論的解析(Theoretical Analysis of alpha-Actin Stability at High Pressure)2012

    • 著者名/発表者名
      若井信彦,竹村和浩,森田貴己,北尾彰朗
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場 (愛知県)
    • 年月日
      2012-06-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質ソフトモードのサンプリングと相関解析2012

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      研究会「高次元のサンプリングとデータ解析からみたシミュレーション科学」
    • 発表場所
      東京都立川市/統計数理研究所(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Multi-scale modeling of protein complex structures2012

    • 著者名/発表者名
      Akio Kitao
    • 学会等名
      Mini-Symposium on Modeling, Simulation and Function of Biomolecular Assemblies
    • 発表場所
      東京大学伊藤国際学術センター (東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Finding Function-relevant Dynamics in Proteins2012

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      揺らぎと生体機能・第5回公開シンポジウム
    • 発表場所
      奈良県奈良市/東大寺総合文化センター(招待講演)(at1/8)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 細菌べん毛モーター固定子MotA/MotBの構造モデリング2012

    • 著者名/発表者名
      西原泰孝, 北尾彰朗
    • 学会等名
      2011年度べん毛研究交流会
    • 発表場所
      静岡県伊豆市/ラフォーレ修善寺(at3/10)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Water Model Tuning toward Better Reproduction of Rotational Diffusion and NMR Spectral Density2012

    • 著者名/発表者名
      竹村和浩, 北尾彰朗
    • 学会等名
      揺らぎと生体機能・第5回公開シンポジウム
    • 発表場所
      奈良県奈良市/東大寺総合文化センター(at1/8)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ウィルスT4ゲノムパッケージングモーターの分子ダイナミクス2012

    • 著者名/発表者名
      竹村和浩, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第2回計算物質科学イニシアティブ(CMSI)研究会
    • 発表場所
      宮城県仙台市/東北大学・金属材料研究所・講堂(at1/30)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ウィルスT4ゲノムパッケージングモーターの分子ダイナミクス2012

    • 著者名/発表者名
      竹村和浩, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第5回次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発(ナノ統合)
    • 発表場所
      兵庫県神戸市/ニチイ学館神戸ポートアイランドセンター(at3/5)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 大規模分子動力学によるウィルス感染初期過程シミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      二島渉, 金丸周司, 有坂文雄, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第5回次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発(ナノ統合)
    • 発表場所
      兵庫県神戸市/ニチイ学館神戸ポートアイランドセンター(at3/5)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of soft protein dynamics and efficient free energy calculation by molecular dynamics simulation2011

    • 著者名/発表者名
      Akio Kitao
    • 学会等名
      Telluride Science Research Center Workshop on Protein Dynamics
    • 発表場所
      USA/CO/Telluride(招待講演)(at8/1)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 機能を生み出すタンパク質の異方的ダイナミクス2011

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山県富山市/富山大学五福キャンパス(招待講演)(at9/23)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 分子シミュレーションによるタンパク質ダイナミクスとテラヘルツ分光2011

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      日本分光学会テラヘルツ分光部会シンポジウムテラヘルツ分光法の最先端V~バイオテラヘルツ分光~
    • 発表場所
      神奈川県横浜市/パシフィコ横浜(招待講演)(at9/28)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 生体超分子の構造変化を制御する分子メカニズム2011

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      分子研研究会「実験と理論による高次分子システムの機能発現の分子論的理解」
    • 発表場所
      愛知県岡崎市/岡崎コンファレンスセンター(招待講演)(at11/2)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Clustering method for rigid-body docking prediction based on complex decoy interface2011

    • 著者名/発表者名
      大森聡, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会
    • 発表場所
      兵庫県姫路市/兵庫県立大学姫路書写キャンパス(招待講演)(at9/16)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Transform and relax sampling to enhance slow protein dynamics2011

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会
    • 発表場所
      兵庫県姫路市/兵庫県立大学姫路書写キャンパス(at9/18)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Solvation Free Energy of Complex : a potential tool for improving scoring function in protein-protein docking2011

    • 著者名/発表者名
      竹村和浩, 郭皓, 桜庭俊, 松林伸幸, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会
    • 発表場所
      兵庫県姫路市/兵庫県立大学姫路書写キャンパス(at9/18)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Docking study to investigate the interaction of p53 domains with Mdm2 and Azurin2011

    • 著者名/発表者名
      Raghunadha Reddy Burri, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会
    • 発表場所
      兵庫県姫路市/兵庫県立大学姫路書写キャンパス(at9/18)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Structural modeling of the stator complex MotA/MotB in bacterial flagellar motor2011

    • 著者名/発表者名
      西原泰孝, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会
    • 発表場所
      兵庫県姫路市/兵庫県立大学姫路書写キャンパス(at9/18)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of Protein Using Robot Dynamics Algorithm2011

    • 著者名/発表者名
      山守優, 竹村和浩, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会
    • 発表場所
      兵庫県姫路市/兵庫県立大学姫路書写キャンパス(at9/18)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical Analysis of α-Actin Stability at High Pressure2011

    • 著者名/発表者名
      若井信彦, 竹村和浩, 森田貴己, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会
    • 発表場所
      兵庫県姫路市/兵庫県立大学姫路書写キャンパス(at9/18)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Transform and Relax Samplingによるタンパク質の構造変化解析2011

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山県富山市/富山大学五福キャンパス(at9/23)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 高圧下におけるαアクチン構造安定性の理論的解析2011

    • 著者名/発表者名
      若井信彦, 竹村和浩, 森田貴己, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      大阪府吹田市/ホテル阪急エキスポパーク(at6/7)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 細菌べん毛モーター固定子MotA/MotB複合体の分子モデリング2011

    • 著者名/発表者名
      西原泰孝, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      大阪府吹田市/ホテル阪急エキスポパーク(at6/8)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 溶媒和自由エネルギーを用いた蛋白質-蛋白質ドッキング複合体の評価2011

    • 著者名/発表者名
      竹村和浩, Hao Guo, 桜庭俊, 松林伸幸, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      大阪府吹田市/ホテル阪急エキスポパーク(at6/8)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 超並列マルチスケールシミュレーションMSFELで探る生体分子の自由エネルギー地形2011

    • 著者名/発表者名
      原田隆平, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      大阪府吹田市/ホテル阪急エキスポパーク(at6/8)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ウイルスT4ファージの膜貫通メカニズム2011

    • 著者名/発表者名
      二島渉, 金丸周司, 有坂文雄, 北尾彰朗
    • 学会等名
      計算分子科学研究拠点第2回研究会
    • 発表場所
      兵庫県神戸市/理化学研究所計算科学研究機構(at8/12)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 東京大学分子細胞生物学研究所計算分子機能研究分野

    • URL

      http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/MolDes/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/MolDes/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi