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2022 年度 実績報告書

最先端シミュレーションによる「弱い相互作用」がもたらす効果の定量的予測

公募研究

研究領域マテリアルシンバイオシスための生命物理化学
研究課題/領域番号 21H05510
研究機関東京工業大学

研究代表者

北尾 彰朗  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (30252422)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
キーワード複合体立体構造予測 / 結合親和性予測 / ColDock / evERdock / PaCS-MD/MSM
研究実績の概要

前年度に引き続き、複合体立体構造から解離を行うdPaCS-MD/MSM法、解離状態から結合・解離サイクルを繰り返すa/dPaCS-MD/MSM法やColDock法、evERdock法をタンパク質とナノマテリアルの複合体などの立体構造予測にも利用できるようにシミュレーション法やモデルの開発・改良を行った。領域内の共同研究を中心として様々な分子複合体を対象に研究を展開した。具体的には、ヘルペスウイルスのglycoprotein BとPILRαの相互作用、物質共生に大きくかかわるPEG-抗PEG抗体の弱い相互作用、味覚受容体のアミノ酸認識、SGLT1による糖の選択的認識、アデノシン A2A 受容体と低分子化合物の相互作用などの研究を領域内の共同研究者の実験データと比較しながら研究を展開した。glycoprotein BとPILRαの複合体やSGLTと糖の相互作用に関しては、先行研究で指摘されていた分子力場依存性が我々の研究でも確認でき、これを踏まえた研究を行った。SGLT1に関しては、当初実験で適当な立体構造が見られなかったため、SGLT2の実験構造からホモロジーモデリングを行ったが、年度中に実験構造が得られたのでこれに基づく再計算を行った。PEG-抗PEG抗体の相互作用に関しては、九大森研究室との共同研究でTI抗原とTD抗原における違いを明らかにし、この結果を含む論文の執筆を進めている。味覚受容体のアミノ酸認識においては、2種類の類似したアミノ酸の結合の強さの違いをもたらす原因を明らかにすべく計算を行った。これらの場合はPaCS-MDを使わなくてもシミュレーション時間内でしばしば解離や再結合が見られたので、多数のMD計算を実行し更にMSM解析を行うことで、結合と解離の過程の詳しい解析を行うことができた。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] National Tsing Hua University(台湾)(その他の国・地域)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      National Tsing Hua University(台湾)
  • [雑誌論文] Engineering of an in-cell protein crystal for fastening a metastable conformation of a target miniprotein2023

    • 著者名/発表者名
      Mariko Kojima, Satoshi Abe, Tadaomi Furuta, Duy Phuoc Tran, Kunio Hirata, Keitaro Yamashita, Yuki Hishikawa, Akio Kitao, Takafumi Ueno
    • 雑誌名

      Biomaterial Science

      巻: 11 ページ: 1350-1357

    • DOI

      10.1039/D2BM01759H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure of MotA, a flagellar stator protein, from hyperthermophile2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Nishikino, Norihiro Takekawa, Duy Phuoc Tran, Jun-ichi Kishikawa, Mika Hirose, Sakura Onoe, Seiji Kojima, Michio Homma, Akio Kitao, Takayuki Kato and Katsumi Imada
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 631 ページ: 78-85

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.09.072

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dependence of Vibrational Energy Transfer on Distance in a Four-Helix Bundle Protein: Equidistant Increments with the Periodicity of ホア Helices2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yamashita, Misao Mizuno, Kazuhiro Takemura, Akio Kitao, Yasuhisa Mizutani
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 17 ページ: 3283-3290

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.2c00956

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Principal Component Analysis and Related Methods for Investigating the Dynamics of Biological Macromolecules2022

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

      J Multidisciplinary Scientific Journal

      巻: 5 ページ: 298-317

    • DOI

      10.3390/j5020021

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Conserved GYXLI Motif of FlhA Is Involved in Dynamic Domain Motions of FlhA Required for Flagellar Protein Export2022

    • 著者名/発表者名
      Tohru Minamino, Miki Kinoshita, Yumi Inoue, Akio Kitao, Keiichi Namba
    • 雑誌名

      Microbiology Spectrum

      巻: 10 ページ: e01110-22

    • DOI

      10.1128/spectrum.01110-22

    • 査読あり
  • [学会発表] Revealing the complex formation / deformation process of anti-tumor suppressor p53 protein complexes in functioning2023

    • 著者名/発表者名
      Duy Phuoc Tran, Akio Kitao
    • 学会等名
      APATCC-10(Asia Pacific Conference of Theoretical and Computational Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] LPリング中のロッドの回転シミュレーション Simulating the rod rotation in LP-ring2023

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      2022年度べん毛研究交流会
  • [学会発表] イオン透過に関わるMotAとMotBの相対運動 The relative motions of MotA and MotB in flagellar stator toward ion permeation)2023

    • 著者名/発表者名
      Duy Phuoc Tran
    • 学会等名
      2022年度べん毛研究交流会
  • [学会発表] 柔らかな分子の複合体形成と解離2022

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      シンポジウム「柔らかな分子系研究の発展」
    • 招待講演
  • [学会発表] Conformational Change and Dissociation/Association of Biological Macromolecules Investigated by Parallel Cascade Selection Molecular Dynamics and Markov State Model2022

    • 著者名/発表者名
      Akio Kitao
    • 学会等名
      ABA, APPA&TBS Joint Congress2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PaCS-MD/MSM法を用いたキナーゼ複合体の結合速度論解析2022

    • 著者名/発表者名
      竹村和浩, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第22回日本蛋白質科学会年会
  • [学会発表] Substrate Unbinding Mechanism of Candida rugosa Lipase Explored by Parallel Cascade Selections Molecular Dynamics and Markov State Model2022

    • 著者名/発表者名
      Darin Flamandita, Akio Kitao
    • 学会等名
      第22回日本蛋白質科学会年会
  • [学会発表] How EGCG pertubates the interaction between MDM2 and N-terminal domain of p532022

    • 著者名/発表者名
      Duy Phuoc Tran, Akio Kitao
    • 学会等名
      第22回日本蛋白質科学会年会
  • [学会発表] Binding Kinetics of Kinase Complexes by PaCS-MD/MSM2022

    • 著者名/発表者名
      竹村和浩, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Protein conformational change, association and dissociation observed using Fugaku and massively parallel molecular dynamics simulations2022

    • 著者名/発表者名
      Akio Kitao
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] 高速分子動画を補完する構造変化の自由エネルギー地形と経路・流量の解析2022

    • 著者名/発表者名
      北尾彰朗
    • 学会等名
      令和4年度新学術領域研究「高速分子動画」シンポジウム
  • [学会発表] 分子動力学計算におけるタンパク質の二面角遷移の解析2022

    • 著者名/発表者名
      吉岡美月, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第16回分子科学討論会
  • [学会発表] 並列カスケード選択分子動力学法を用いた生体分子の解離課程解析2022

    • 著者名/発表者名
      中矢光, チャンフズイ, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第16回分子科学討論会
  • [学会発表] Analysis of High Speed Atomic Force Microscopy Image of FlhAc(FlhAcの高速原子間力顕微鏡画像の解析)2022

    • 著者名/発表者名
      大沢陸輝, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] The relative motion of MotA around MotB in bacterial flagellar stator2022

    • 著者名/発表者名
      Duy Phuoc Tran, Akio Kitao
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] FlhAcの高速原子間力顕微鏡画像の解析2022

    • 著者名/発表者名
      大沢陸輝, 寺原直矢, 古寺哲幸, 今田勝巳, 南野徹, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第36回分子シミュレーション討論会
  • [学会発表] How different glycopeptide affects the binding of glycoprotein B to paired immunoglobulin-like type 2 receptor2022

    • 著者名/発表者名
      Ting-Yi Chu, Duy Phuoc Tran, Akio Kitao
    • 学会等名
      第36回分子シミュレーション討論会
  • [学会発表] 線形応答理論を応用した効率的な分子動 力学シミュレーションに基づく自由エネル ギー解析2022

    • 著者名/発表者名
      生澤真司, 北尾彰朗
    • 学会等名
      第36回分子シミュレーション討論会
  • [学会発表] How partial agonist ligands induce the conformational changes of Adenosine A2a receptor2022

    • 著者名/発表者名
      Duy Phuoc Tran, Akio Kitao
    • 学会等名
      第36回分子シミュレーション討論会
  • [学会発表] Molecular Dynamics investigation of binding affinities between amino acid and taste receptor2022

    • 著者名/発表者名
      Thai-Hao Nguyen, Duy Phuoc Tran, Akio Kitao
    • 学会等名
      第36回分子シミュレーション討論会
  • [学会発表] The Effect of Tricaprylin-Water Interface on the Conformational Dynamics of Candida antarctica Lipase B2022

    • 著者名/発表者名
      Tegar Wijaya, Akio Kitao
    • 学会等名
      第36回分子シミュレーション討論会
  • [図書] Bacterial and Archaeal Motility, Chapter 3 Molecular Simulation to Investigate Open-Close Motion of a Flagellar Export Apparatus Protein FlhAC2023

    • 著者名/発表者名
      Akio Kitao
    • 総ページ数
      402
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      978-1-0716-3060-0
  • [図書] PLASMA MEMBRANE SHAPING, Section 5 Chapter 27 Molecular dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Takemura, Akio Kitao
    • 総ページ数
      451
    • 出版者
      Academic Press
    • ISBN
      978-0-323-89911-6
  • [備考] 北尾研ホームページ

    • URL

      http://www.kitao.bio.titech.ac.jp/

  • [備考] 北尾研twitter

    • URL

      https://twitter.com/compprosci

  • [備考] 北尾研Facebook

    • URL

      https://www.facebook.com/CompProtSci/

  • [備考] 北尾研YouTube

    • URL

      https://www.youtube.com/channel/UCuUd9AnHzKNHPqRt7PHy99g/videos

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公開日: 2023-12-25  

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