自由エネルギー解析法の開発と糖鎖構造計算ライブラリーの構築

2007 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 17300093
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体生命情報学
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 上田 一義 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40223458)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• キーワード: 糖鎖構造 / 分子シミュレーション / 自由エネルギー / バイオインフォマティックス

研究概要

本研究は、溶液中における糖鎖の立体構造解析を分子動力学コンピューター・シミュレーション法により行うものである。その新しい方法としてアンブレラサンプリングの方法を適用した自由エネルギー解析法を開発することを目的とした。この方法は、これまで糖鎖の立体構造解析がほとんど真空中で行われていたのに対し、溶媒分子との相互作用を考慮に入れた溶液中における糖鎖の立体構造を解析する方法を提供するものである。この方法と通常の分子動力学シミュレーションを組み合わせてグリコプロテインなどの立体構造解析を行い、今後のバイオ研究において益々重要になると思われる糖鎖の構造と機能、さらには構造予測の研究を進めたい。
研究実績は以下の通りである。まず、自由エネルギーの計算方法に関しては基本的なプログラムは完成し、このプログラムの適用評価とプログラムの改良を行うために糖鎖のエネルギーマップを作成した。ターゲット糖鎖として免疫グロブリンに結合した糖鎖を選び、その糖鎖を構成する多種類の2糖の立体構造を全て決定した。決定した2糖単位はグリコプロテインの代表的構成単位を含んでおり、「糖鎖構造計算ライブラリー」を作成していく上でコアーのデーターとして重要である。

研究成果

• [雑誌論文] Origin of the axial-alkyl preference of(R)-a-phellandrene and related compounds investigated by high-level ab initio MO calculatlons. Importance of the CH/π Hydrogen Bond (2008)
  • 著者名/発表者名: Osamu Takahashi
  • 雑誌名: Tetrahedron. 64 ページ: 5773-5778
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of the axial-alkyl preference of(R)-a-phellandrene and related compounds investigated by high-level ab initio MO calculations. Importance of the CH/π Hydrogen Bond (2008)
  • 著者名/発表者名: Osamu, Takahashi, Katsuyoshi, Yamasaki, Yuji, Kohno, Kazuyoshi, Ueda, Hiroko, Suezawa, Motohiro, Nishio
  • 雑誌名: Tetrahedron 64 ページ: 5773-5778
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The anomeric effect revisited. A possible role of the CH/n hydrogen bond. (2007)
  • 著者名/発表者名: Osamu Takahashi, 他
  • 雑誌名: Carbohydrate Research. 342 ページ: 1202-1209
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of the gauche preference of n-propyl halides and related molecules investigated by ab initio MO calculations: Importance of the CH/n hydrogen bond (2007)
  • 著者名/発表者名: Osamu Takahashi, 他
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 440 ページ: 64-69
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Conformation of Alkyl Cyclohexanones and Terpenic Ketones. Interpretation for the"Alkylketone Effect"Based on the CH/π(C=O)Hydrogen Bond (2007)
  • 著者名/発表者名: Osamu Takahashi, 他
  • 雑誌名: Tetrahedron. 64 ページ: 2433-2440
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] AlKali-Cation Affinities of Polyoxyethylene Dodecylethers and Helical Conformations of Their Cationized Molecules Studied by Electrospray Mass Spectrometry (2007)
  • 著者名/発表者名: Yukio Yokoyama, 他
  • 雑誌名: J. Am. Soc. Mass Spectrom. 18 ページ: 1914-1920
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] The anomeric effect revisited. A possible role of the CH/n hydrogen bond (2007)
  • 著者名/発表者名: Osamu, Takahashi, Katsuyoshi, Yamazaki, Yuji, Kohno, Ryuta, Otaki, Kazuyoshi, Ueda, Hiroko, Suezawa, Yoji, Umezawa, Motohiro, Nishio
  • 雑誌名: Carbohydr. Res 342 ページ: 1202-1209
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Origin of the gauche preference of n-propyl halides and related molecules investigated by ab initio MO calculations: Importance of the CH/n hydrogen bond (2007)
  • 著者名/発表者名: Osamu, Takahashi, Katsuyoshi, Yamasaki, Yuji, Kohno, Kazuyoshi, Ueda, Hiroko, Suezawa, Motohiro, Nishio
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 440 ページ: 64-69
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The Conformation of Alkyl Cyclohexanones and Terpenic Ketones. Interpretation for the "Alkylketone Effect" Based on the CH/π(C=O) Hydrogen Bond (2007)
  • 著者名/発表者名: Osamu, Takahashi, Katsuyoshi, Yamasaki, Yuji, Kohno, Youji, Kurihara, Kazuyoshi, Ueda, Yoji, Umezawa, Hiroko, Suezawa, Motohiro, Nishio
  • 雑誌名: Tetrahedron 64 ページ: 2433-2440
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] AlKali-Cation Affmities of Polyoxyethylene Dodecylethers and Helical Conformations of Their Cationized Molecules Studied by Electrospray Mass Spectrometry (2007)
  • 著者名/発表者名: Yukio, Yokoyama, Rui, Hirajima, Ken, Morigaki, Yoshitaka, Yamaguchi, Kazuyoshi Ueda
  • 雑誌名: J. Am. Soc. Mass Spectrom 18 ページ: 1914-1920
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] An investigation of the pyranose ring inter-conversion path of α-L-Idose calculated using Density Functional Theory. (2006)
  • 著者名/発表者名: Youji Kurihara, 他
  • 雑誌名: Carbohydrate Research. 341 ページ: 2565-2574
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of the π-facial stereoselectivity in the addition of nucleophilic reagents to chiral aliphatic ketones as evidenced by high-level ab initio Molecular-Orbital calculations. (2006)
  • 著者名/発表者名: Osamu Takahashi, 他
  • 雑誌名: Chem Asian J. 1 ページ: 852-859
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] An investigation of the pyranose ring inter-conversion path of a-L-Idose calculated using Density Functional Theory (2006)
  • 著者名/発表者名: Youji, Kurihara, Kazuyoshi, Ueda
  • 雑誌名: Carbohydrate Research 341 ページ: 2565-2574
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Origin of the π-facial stereoselectivity in the addition of nucleophilic reagents to chiral aliphatic ketones as evidenced by high-level ab initio Molecular-Orbital calculations (2006)
  • 著者名/発表者名: Osamu, Takahashi, Katsuyoshi, Yamazaki, Yuji, Kohno, Kazuyoshi, Ueda, Hiroko, Suezawa, Motohiro, Nishio
  • 雑誌名: Chem Asian J 1 ページ: 852-859
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] セルロース誘導体を用いた不斉認識機構及び構造のシミュレーションによる解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 大滝竜太
  • 学会等名: 日本化学会第1回関東支部大会
  • 発表場所: 首都大学東京南大沢キャンパス
  • 年月日: 20070927-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 分子動力学シミュレーションによる脂質二重膜中でのボンボリチンの構造解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 出川嘉朗
  • 学会等名: 日本化学会第1回関東支部大会
  • 発表場所: 首都大学東京南大沢キャンパス
  • 年月日: 20070927-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] N-アセチルグルコサミンの分子動力学シミュレーション用分子パラメターの作成と構造解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 北田和久
  • 学会等名: 日本化学会第1回関東支部大会
  • 発表場所: 首都大学東京南大沢キャンパス
  • 年月日: 20070927-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Immunoglobulin G の糖鎖を構成する3糖のコンフォメーション解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 野村 隆
  • 学会等名: 日本化学会第1回関東支部大会
  • 発表場所: 首都大学東京南大沢キャンパス
  • 年月日: 20070927-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 計算化学を用いたセルロース誘導体のコンフォメーションに関する研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 上田 一義
  • 学会等名: セルロース学会第14回年次大会
  • 発表場所: 静岡大学大学会館
  • 年月日: 20070719-20
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 密度汎関数法によるグルコースの環配座変換 (2007)
  • 著者名/発表者名: 栗原庸次
  • 学会等名: セルロース学会第14回年次大会
  • 発表場所: 静岡大学大学会館
  • 年月日: 20070719-20
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 計算機化学的方法を用いたセルロース誘導体のコンフォメーションに関する研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 上田 一義
  • 学会等名: 第56回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会議場
  • 年月日: 20070529-31
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 密度汎関数法によるグルコースの環配座変換 (2007)
  • 著者名/発表者名: 栗原庸次
  • 学会等名: 日本コンピューター化学会2006春季年会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20070524-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Ring inter-conversion path of glucose calculated using Density Functional Theory (2007)
  • 著者名/発表者名: Youji, Kurihara, Kazuyoshi, Ueda
  • 学会等名: Annual meeting, 2007, Spring, Society of Computer Chemistry, Japan preprint
  • 年月日: 20070000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Conformational properties of cellulose derivatives studied by computational chemistry (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi, Ueda, Tohei, Takarada
  • 学会等名: Polymer Preprints, Japan
  • 年月日: 20070000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Conformational properties of cellulose derivatives studied by computational chemistry (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi, Ueda, Tohei, Takarada
  • 学会等名: Preprints of 2006 Cellulose R&D 146 Annual Meeting of The Cellulose Society of Japan
  • 年月日: 20070000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Ring inter-conversion path of glucose calculated using Density Functional Theory (2007)
  • 著者名/発表者名: Youji, Kurihara, Kazuyoshi, Ueda
  • 学会等名: Preprints of 2006 Cellulose R&D 14th Annual Meeting of The Cellulose Society of Japan
  • 年月日: 20070000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Molecular dynamics simulation of the Chiral separation mechanism by the cellulose derivatives (2007)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Otaki, Kazuyoshi, Ueda
  • 学会等名: Annual meeting of Kanto Branch, 2007, Chemical Society of Japan preprint
  • 年月日: 20070000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Molecular dynamics simulation of Bombolitin in lipid bilayers (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki, Degawa, Kazuyoshi, Ueda
  • 学会等名: Annual meeting of Kanto Branch, 2007, Chemical Society of Japan preprint
  • 年月日: 20070000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Parameterization of the N-acetyl glucosamine for Molecular dynamics simulation (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuhisa, Kitada, Kazuyoshi, Ueda
  • 学会等名: Annual meeting of Kanto Branch, 2007, Chemical Society of Japan preprint
  • 年月日: 20070000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Molecular dynamics simulation of the trimer oligosaccharides in immunoglibrin G (2007)
  • 著者名/発表者名: Takashi, Nomura, Kazuyoshi, Ueda
  • 学会等名: Annual meeting of Kanto Branch, 2007, Chemical Society of Japan preprint
  • 年月日: 20070000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] セルロースプロピオネートのコンフォメーションに関する研究 (2006)
  • 著者名/発表者名: 宝田庸平
  • 学会等名: セルロース学会第13回年次大会
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂
  • 年月日: 20060713-14
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 密度汎関数法によるイドースの環配座の変換経路II (2006)
  • 著者名/発表者名: 栗原庸次
  • 学会等名: 日本コンピューター化学会2006春季年会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20060601-02
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Leptothrix cholodniiが構築する鞘多糖の分子シミュレーションによる高次構造解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 大滝 敦史
  • 学会等名: 第55回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 20060525-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Molecular Simulation of a Polysaccharide isolated from Leptothrix cholodnii (2006)
  • 著者名/発表者名: Atsusi, Otaki, Kazuyoshi, Ueda
  • 学会等名: Polymer Preprints
  • 発表場所: Japan
  • 年月日: 20060000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Conformational analysis of the Cellulose Propionate (2006)
  • 著者名/発表者名: Yohei, Takarada, Kazuyoshi, Ueda
  • 学会等名: Preprints of 2006 Cellulose R&D 13th Annual Meeting of The Cellulose Society of Japan
  • 年月日: 20060000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] pyranose ring inter-conversion path of a-L-Idose calculated using Density Functional Theory II (2006)
  • 著者名/発表者名: Youji, Kurihara, Kazuyoshi, Ueda
  • 学会等名: Annual meeting, 2006, Spring, Society of Computer Chemistry, Japan preprint
  • 年月日: 20060000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より