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2011 年度 研究成果報告書

分子モーターの機能ファネル理論

研究課題

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研究課題/領域番号 20244068
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理・化学物理
研究機関名古屋大学

研究代表者

笹井 理生  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30178628)

研究期間 (年度) 2008 – 2011
キーワード分子モーター / 粗視化モデル / アロステリック変形
研究概要

ミオシンなどの分子モーターは、人間のつくるエンジンを超えた能力を持つ優れたシステムであり、負荷の強弱に柔軟に応答して常温で効率よく動作する。本研究では、分子モーターの物理的原理を明らかにするため、タンパク質の構造と運動を理論的に解析して次の成果を得た。(1)タンパク質が大きく柔らかく動く姿を捉える新しい粗視化モデルを開発し、タンパク質の運動およびアロステリック変形の基礎理論を展開した。(2)生理的に重要なミリ秒以上の過程に焦点をあてたタンパク質の計算機シミュレーションを実行した。(3)分子モーターの動作を説明する機能ファネル仮説を提唱して、これを批判的に検証した。

  • 研究成果

    (42件)

すべて 2012 2011 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件) 学会発表 (23件) 図書 (5件)

  • [雑誌論文] Dynamical modeling of 3D genome organization in interphase budding yeast2012

    • 著者名/発表者名
      N. Tokuda, T. P. Terada, and M. Sasai
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: Vol.102, No.2 ページ: 296-304

    • DOI

      DOI:10.1016/j.bpj.2011.12.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The fragment-based consistency score in model quality assessment for de novo prediction of protein structures2011

    • 著者名/発表者名
      H. Cetin, T. N. Sasaki, and M. Sasai
    • 雑誌名

      Chem-Bio Informatics Journal

      巻: Vol.11 ページ: 63-81

    • 査読あり
  • [雑誌論文] De novo protein structure prediction by dynamic fragment assembly and conformational space annealing2011

    • 著者名/発表者名
      J. Lee, J. Lee, T. N. Sasaki, M. Sasai, C. Seok, and J. Lee
    • 雑誌名

      Proteins : Structure, Function, and Bioinformatics

      巻: Vol.79, No.8 ページ: 2403-2417

    • DOI

      DOI:10.1002/prot.23059

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Statistical mechanics of protein allostery : Roles of backbone and side-chain structural fluctuations2011

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh and M. Sasai
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: Vol.134, No.12 ページ: 125102 : 1-18

    • DOI

      DOI:10.1063/1.3565025.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Roles of DNA looping in enhancer-blocking activity2011

    • 著者名/発表者名
      N. Tokuda, M. Sasai, and G. Chikenji
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: Vol.100, No.1 ページ: 126-134

    • DOI

      DOI:10.1016/j.bpj.2010.11.016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synchronizaion of circadian oscillation of phosphorylation level of KaiC2010

    • 著者名/発表者名
      T. Nagai, T. P. Terada, and M. Sasai
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: Vol.98, No.11 ページ: 2469-2477

    • DOI

      DOI:10.1016/j.bpj.2010.02.036

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entropic mecha-nism of large fluctuation in allosteric transition2010

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh and M. Sasai
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: Vol.107, No.17 ページ: 7775-7780

    • DOI

      DOI:10.1073/pnas.0912978107

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unidirectional Brownian motion observed in an in silico single molecule experiment of an actomyosin motor2010

    • 著者名/発表者名
      M. Takano, T. P. Terada, and M. Sasai
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: Vol.107, No.17 ページ: 7769-7774

    • DOI

      DOI:10.1073/pnas.0911830107

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-dimensional theory of protein folding2009

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh and M. Sasai
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys

      巻: Vol.130, No.14 ページ: 145104_1-21

    • DOI

      DOI:10.1063/1.3097018

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cortical factor feedback model for cellular locomotion and cytofission2009

    • 著者名/発表者名
      S. I. Nishimura, M. Ueda, and M. Sasai
    • 雑誌名

      PLoS Comp. Biol.

      巻: Vol.5, No.3 ページ: e1000310_1-11

    • DOI

      DOI:10.1371/journal.pcbi.1000310

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of robust circadian oscillation of KaiC phosphorylation2008

    • 著者名/発表者名
      K. Eguchi, M. Yoda, T. P. Terada, and M. Sasai
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: Vol.95, No.4 ページ: 1773-1784

    • DOI

      DOI:10.1529/biophysj.107.127555.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cooperativity, connectivity, and folding pathways of multidomain proteins2008

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh and M. Sasai
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: Vol.105, No.37 ページ: 13865. 13870

    • DOI

      DOI:10.1073/pnas.0804512105

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A coarse-grained Langevin molecular dynamics approach to de novo protein structure prediction2008

    • 著者名/発表者名
      T. N. Sasaki, H. Cetin, and M. Sasai
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Research Comm

      巻: Vol.369, No.2 ページ: 500-506

    • DOI

      DOI:10.1016/j.bbrc.2008.02.048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ゆらぎと柔らかさの物理としての生物物理

    • 著者名/発表者名
      笹井理生
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: Vol.63, No.10 ページ: 810-811

    • 査読あり
  • [学会発表] Epigenetic switches and network transitions2012

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      2012 March Meeting of the American Physical Society
    • 発表場所
      Boston
    • 年月日
      2012-02-28
  • [学会発表] ミオシンVIのアクチンフィラメント上の運動の粗視化モデルによる自由エネルギー解析2012

    • 著者名/発表者名
      池尾眞人、笹井理生、佐々木尚、寺田智樹
    • 学会等名
      2012年生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2012-01-06
  • [学会発表] Cooperativity and flexibility in protein allostery2011

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh and M. Sasai
    • 学会等名
      The 11th KIAS Conference on Protein Structure and Function
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2011-10-06
  • [学会発表] Biological networks : multiple scales and heterogeneities in switching dynamics2011

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会
    • 発表場所
      兵庫県立大学
    • 年月日
      2011-09-16
  • [学会発表] Statistical mechanical per-spective of allosteric transition of proteins2011

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      The 1st KIAS Conference on Subcellular Dynamics
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2011-07-25
  • [学会発表] The chameleon model : a novel approach to conformational transitions of proteins2011

    • 著者名/発表者名
      Tomoki P. Terada, Takahiro Yamashita, Shogo Yokota, Toru Kimura, Masaki Sasai
    • 学会等名
      The 1st KIAS Conference on Subcellular Dynamics
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2011-07-25
  • [学会発表] Intrinsic Disorder in Allosteric Transition of Proteins2011

    • 著者名/発表者名
      K, Itoh, M. Sasai
    • 学会等名
      第11回日本蛋白質科学会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2011-06-06
  • [学会発表] Biological networks : oscillat-ions and transitions2011

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      International Workshop on "Multiscale Characteriz-ations of Biological Systems : From Molecules to Networks"
    • 発表場所
      Nanjing Dongjiao State Guesthouse, China
    • 年月日
      2011-06-02
  • [学会発表] 計算生物学:分子から細胞そして個体へ2011

    • 著者名/発表者名
      笹井理生
    • 学会等名
      岡崎統合バイオサイエンスセンター10周年記念シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2011-02-10
  • [学会発表] Statistical mechanics of protein allostery : roles of back-bone and side-chain fluctuations2010

    • 著者名/発表者名
      K. Itoh and M. Sasai
    • 学会等名
      The 10th KIAS Conference on Protein Structure and Function, Korea Institute for Advanced Study
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2010-10-01
  • [学会発表] Anomalous Dynamics of Eukaryotic Cell Locomotion, Emergent behaviour of biomolecular ensembles and networks2010

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      Kavli Institute for Theoretical Physics China
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2010-08-04
  • [学会発表] Synchronization and Noise in a Protein-Based Circadian Oscillator, Biological Networks. Principles and Dynamics2010

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      Kavli Institute for Theoretical Physics China
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2010-07-27
  • [学会発表] Anomalous Dynamics of Eukaryotic Cell Locomotion2010

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      Dynamic Days Asia Pacific 6
    • 発表場所
      University of New South Wales, Sydney, Australia
    • 年月日
      2010-07-13
  • [学会発表] Molecular Mechanism of A Protein-Based Circadian Clock2010

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      Fifty Years of Biophysics Research at Nagoya University
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2010-03-13
  • [学会発表] 熱揺らぎのなかで働く分子マシンとしての蛋白質2009

    • 著者名/発表者名
      笹井理生
    • 学会等名
      第23回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      名古屋市吹上ホール
    • 年月日
      2009-11-30
  • [学会発表] Harnessing the thermal noise with molecular machines2009

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      The 9th KIAS-SNU Conference on Protein Structure and Function
    • 発表場所
      Seoul National University, Seoul, Korea
    • 年月日
      2009-10-09
  • [学会発表] Unidirectional Brownian motion observed in an in silico single molecule experiment of an actomyosin motor, Single molecule experiments and theories2009

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      International Workshop on Single Molecule Dynamics and Spectroscopy
    • 発表場所
      Chung-Ang University Seoul, Korea
    • 年月日
      2009-10-07
  • [学会発表] A coarse-grained MD approach for de novo prediction of protein structure2009

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      Asian Workshop for Protein Structure Prediction Methodology
    • 発表場所
      Korea Institute for Advanced Study, Seoul, Korea
    • 年月日
      2009-09-19
  • [学会発表] Stochastic gene expression in developing embryos2009

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      International Symposium on Reaction Dynamics of Many-body Chemical Systems
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2009-06-22
  • [学会発表] Energy landscape theory of protein allostery2009

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      Korea-Japan seminars on biomolecular sciences-Experiments and simulations
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2009-02-27
  • [学会発表] タンパク質のダイナミックな構造と機能に果たす水の役割2008

    • 著者名/発表者名
      笹井理生
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2008-12-03
  • [学会発表] Consistency among local and global structures in protein folding and structure prediction2008

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      The 8th KIAS-Yonsei Conference on Protein Structure and Function
    • 発表場所
      Yonsei University, Seoul, Korea
    • 年月日
      2008-10-10
  • [学会発表] Noise and coherent dynamics in biomolecular networks, Noise in complex systems : From molecular dynamics to stochastic modeling2008

    • 著者名/発表者名
      M. Sasai
    • 学会等名
      WORKSHOP 2008, in KAIST Daejeon
    • 発表場所
      Korea
    • 年月日
      2008-10-07
  • [図書] 論文にみる最重要概念と革新実験データ,巨大分子系の計算化学2012

    • 著者名/発表者名
      笹井理生
    • 総ページ数
      38-41
    • 出版者
      日本化学会編
  • [図書] 細胞の物理生物学2011

    • 著者名/発表者名
      ロブ・フィリップス他著,笹井理生,伊藤一仁,千見寺浄慈,寺田智樹訳
    • 総ページ数
      1-957
    • 出版者
      共立出版
  • [図書] タンパク質の論理,超多自由度系の新しい科学,笹井理生編,(計算科学講座第10巻)2010

    • 著者名/発表者名
      笹井理生,伊藤一仁,佐々木尚
    • 総ページ数
      181-216
    • 出版者
      共立出版
  • [図書] 計算科学の考え方,超多自由度系の新しい科学,笹井理生編,(計算科学講座第10巻)2010

    • 著者名/発表者名
      笹井理生
    • 総ページ数
      9-18
    • 出版者
      共立出版
  • [図書] 蛋白質の柔らかなダイナミクス2008

    • 著者名/発表者名
      笹井理生
    • 総ページ数
      1-192
    • 出版者
      培風館

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公開日: 2013-07-31  

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