生体超分子立体構造・機能解析のためのシミュレーション法開発

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16087202
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 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): 2004 – 2009
• キーワード: シミュレーション / ナノバイオ / 分子機械 / 生体超分子 / 生物物理

研究概要

分子シミュレーションによって生体超分子の機能発現の素過程を観測するために、超並列計算機を最大限に活用して高解像度で生体超分子の機能発現の素過程をコンピュータ上で実現するための手法・ソフトウエアシステムを開発した。また、実験データを基に分子シミュレーションを用いて立体構造を構築し、エネルギー的に安定な立体構造へと精密化する方法を開発した。更に、より効率的に機能のメカニズムを研究するためのシミュレーション法を創出した。

研究成果

• [雑誌論文] The Effect of End Constraints on Protein Loop Conformations (2010)
  • 著者名/発表者名: Steven Hayward, Akio Kitao
  • 雑誌名: Biophys. J. 98 ページ: 1976-1985
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the cytoplasmic domain of FlhA and implication for flagellar type III protein export (2010)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Saijo-Hamamoto, Katsumi Imada, Tohru Minamino, May Kihara, Masafumi Shimada, Akio Kitao, Keiichi Namba
  • 雑誌名: Mol. Microbiol 76(1) ページ: 260-268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical unfolding of bacterial flagellar filament protein by molecular dynamics simulation (2010)
  • 著者名/発表者名: Choon-Peng Chng, Akio Kitao
  • 雑誌名: J. Mol. Graph. Model 28 ページ: 548-554
• [雑誌論文] Collective Dynamics of Periplasmic Glutamine Binding Protein upon Domain Closure (2009)
  • 著者名/発表者名: Hannes H. Loeffler, Akio Kitao
  • 雑誌名: Biophys. J 97 ページ: 2541-2549
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple Markov transition matrix method: Obtaining the stationary probability distribution from multiple simulations (2009)
  • 著者名/発表者名: Shun Sakuraba, Akio Kitao
  • 雑誌名: J. Comp. Chem 30 ページ: 1850-1858
  • 査読あり
• [雑誌論文] DTA: Dihedral transition analysis for characterization of the effects of large main-chain dihedral changes in proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Wataru Nishima, Guoying Qi, Steven Hayward, Akio Kitao
  • 雑誌名: Bioinformatics 25(5) ページ: 628-635
• [雑誌論文] Principal Component Analysis of Native Ensembles of Biomolecular Structures (PCA_NEST): Insights into Functional Dynamics (2009)
  • 著者名/発表者名: Lee-Wei Yang, Eran Eyal, Ivet Bahar, Akio Kitao
  • 雑誌名: Bioinformatics 25(5) ページ: 606-614
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydration affects both harmonic and anharmonic nature of protein dynamics (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakagawa, Yasumasa Joti, Akio Kitao, Mikio Kataoka
  • 雑誌名: Biophys. J 95 ページ: 2916-2923
  • 査読あり
• [雑誌論文] 【総説】細菌べん毛繊維は分子間相互作用とフラストレーションを利用して超らせん構造の変化を制御する (2008)
  • 著者名/発表者名: 北尾彰朗, 今田勝巳, 難波啓一
  • 雑誌名: 生物物理 40(1) ページ: 11-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydration effects on low-frequency protein dynamics observed in simulated neutron scattering spectra (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Joti, Hiroshi Nakagawa, Mikio Kataoka, Akio Kitao
  • 雑誌名: Biophys. J 94 ページ: 4435-4443
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal Unfolding Simulations of Bacterial Flagellin: Insight into its Refolding before Assembly (2008)
  • 著者名/発表者名: Choon-Peng Chng, Akio Kitao
  • 雑誌名: Biophys. J 94 ページ: 3858-3871
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydration-Dependent Protein Dynamics Revealed by Molecular Dynamics Simulation of Crystalline Staphylococcal Nuclease (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Joti, Hiroshi Nakagawa, Mikio Kataoka, Akio Kitao
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 112 ページ: 3522-3528
  • 査読あり
• [雑誌論文] Picosecond fluctuating protein energy landscape mapped by pressure-temperaturer molecular dynamics simulation Lars Meinhold. S (2007)
  • 著者名/発表者名: Lars Meinhold, Jeremy C. Smith, Akio Kitao, Ahmed H. Zewail
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104(44) ページ: 17261-17265
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Water Model and Simulation Box Size on Protein Diffusional Motions (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Takemura, Akio Kitao
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 111 ページ: 11870-11872
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Gaussian behavior of elastic incoherent neutron scattering profiles of proteins studied by molecular dynamics simulation (2007)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Tokuhisa, Yasumasa Joti, Hiroshi Nakagawa, Akio Kitao, Kaoru Shibata, Mikio Kataoka
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 75 ページ: 41912
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gap compression/extension mechanism of bacterial flagellar hook as the molecular universal joint (2007)
  • 著者名/発表者名: Tadaomi Furuta, Hideyuki Matsunami, Katsumi Imada, Keiichi Namba, Akio Kitao
  • 雑誌名: Fadel A. Samatey, J. Struct. Biol 157 ページ: 481-491
  • 査読あり
• [雑誌論文] 蛋白質の効率的機能を支えるメカニズム (2006)
  • 著者名/発表者名: 城地保昌, 北尾彰朗
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 51(8) ページ: 972-978
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分子シミュレーションと中性子散乱による蛋白質ダイナミクスの研究 (2006)
  • 著者名/発表者名: 城地保昌, 北尾彰朗
  • 雑誌名: 分子シミュレーション研究会会誌「アンサンブル」 8 ページ: 44-47
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulations of NAD+-induced Domain Closure in Horse Liver Alcohol Dehydrogenase (2006)
  • 著者名/発表者名: Steven Hayward, Akio Kitao
  • 雑誌名: Biophysical Journal 91 ページ: 1823-1831
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydration-coupled protein boson peak measured by incoherent neutron scattering (2006)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakagawa, Mikio Kataoka, Yasumasa Joti, Akio Kitao, Kaoru Shibata, Atsushi Tokuhisa, I. Tsukushi, Nobuhiro Go
  • 雑誌名: Physica B 385-6 ページ: 871-873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical heterogeneity of protein dynamics studied by elastic incoherent neutron scattering and molecular simulations (2006)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakagawa, Atsushi Tokuhisa,, H. Kamikubo, Yasumasa Joti, Akio Kitao, Kaoru Shibata, Mikio Kataoka
  • 雑誌名: Material Science and Engineering A 442 ページ: 356-360
  • 査読あり
• [雑誌論文] Switch interactions control energy frustration and multiple flagellar filament structures (2006)
  • 著者名/発表者名: Akio Kitao, Koji Yonekura, Saori Maki-Yonekura, Fadel A. Samatey, Katsumi Imada, Keiichi Namba, Nobuhiro Go
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci 103 ページ: 4894-4899
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amplitudes and directions of internal protein motions from a JAM analysis of 15N relaxation data (2006)
  • 著者名/発表者名: Akio Kitao, Gerhard Wagner
  • 雑誌名: Magn. Reson. Chem 44 ページ: S130-S142
  • 査読あり
• [雑誌論文] べん毛による細菌の泳ぎ方と方向転換の分子機構 (2005)
  • 著者名/発表者名: 今田勝巳, Fadel A. Samatey, 松波秀行, 長島重広, 北尾彰朗, 米倉功治, 眞木さおり, 難波啓一
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 50(10) ページ: 1328-1334
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生体超分子のユニバーサルジョイント-in silicoで探る細菌べん毛フックのメカニズム (2005)
  • 著者名/発表者名: 北尾彰朗, Fadel A. Samatey, 松波秀行, 今田勝巳, 難波啓一
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 50(10) ページ: 1335-1340
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein Boson Peak Originated from Hydration-Related Multiple Minima Energy Landscape (2005)
  • 著者名/発表者名: asumasa Joti, Akio Kitao, Nobuhiro Go
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 127 ページ: 8705-8709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Slow Protein Dynamics to be detected in Inelastic Neutron Scattering Spectra Studied by Molecular Simulations", Proceedings of 3rd International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems (2004)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Joti, Akio Kitao, Nobuhiro Go
  • 雑誌名: edited by M. Tokuyama & I. Oppenheim ページ: 358-359
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the bacterial flagellar hook and implication for the molecular universal joint mechanism (2004)
  • 著者名/発表者名: Fadel A. Samatey, Hideyuki Matsunami, Katsumi Imada, Shigehiro Nagashima, Tanvir R. Shaikh, Dennis R. Thomas, James Z. Chen, David J. De Rosier, Akio Kitao, Keiichi Namba
  • 雑誌名: Nature 431 ページ: 1062-1068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular simulation study to examine the possibility of detecting collective motion in protein by inelastic neutron scattering (2004)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Joti, Akio Kitao, Nobuhiro Go
  • 雑誌名: Physica B 350 ページ: e627-e630
• [図書] Extension of the Normal Mode Concept: Principal Component Analysis, Jumping-Among-Minima Model and their Applicaions to Experimental Data Analysis(edited by Qiang Cui & lvet Bahar, in Normal Mode Analysis: Theory and Applications to Biological and Chemical Systems, Chapter 12) (2006)
  • 著者名/発表者名: Akio Kitao
  • 総ページ数: 233-251
• [備考]
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/MolDes/