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2014 年度 実績報告書

分子間相互作用アニメーション構築支援ソフトウェアの開発

公募研究

研究領域感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
研究課題/領域番号 25104527
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

上野 豊  独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 主任研究員 (60356558)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードタンパク質 / 分子グラフィックス / 分子間相互作用 / 分子モデリング / 物理エンジン / スクリプト言語
研究実績の概要

タンパク質や生体高分子の構造モデルをグラフィカルにわかりやすく表示し、その機能メカニズムを例証する分子アニメーション構築支援ソフトウェアの研究開発を実施した。既存の3次元コンピュータグラフィックスソフトウェアおよび分子モデリングソフトウェアの機能を調査し、分子の衝突判定、スクリプト保存機能の開発が必要となった。目的のソフトウェアを効率的に開発するため、物理演算エンジンと呼ばれるライブラリを含むソフトウェア構築ツールキットLuxiniaを採用した。祖視化した分子モデルにより、リアルタイムに分子の衝突判定を実現し、タンパク質同士の相互作用を検証できるソフトウェアを試作した。ただし、剛体の力学モデルを計算するため、分子モデルの球の数に制限があった。また、複数のタンパク質や分子の挙動をスクリプトで記述し、時間軸に沿った表示画面から操作するタイムラインエディタを試作した。高度なスクリプト機能を実現する為にスクリプトに手続き型言語を利用した。さらに、既存のソフトウェアも活用した骨格アニメーション法を開発し、軽処理で高分子の動作を表現することが可能となった。タンパク質の基準振動解析の公開データを利用して、主要な振動モードの合成を表現した結果、高分子に見られる自然な動作を得ることができた。開発した手法を利用して、具体的な分子アニメーションを試作し、既存のソフトウェア活用における問題解決にも取り組んだ。開発したソフトウェアの改良と実用化について検証し、分子ロボットの研究現場に活用できる例を提案した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Implementing a modeling software for animated protein-complex interactions using a physics simulation library2014

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ueno, Shuntaro Ito, Akihiko Konagaya
    • 雑誌名

      J Bioinform Comput Biol.

      巻: 12 ページ: 1442003

    • DOI

      10.1142/S0219720014420037

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Implementing a modeling software for animated protein-complex interactions using a physics simulation library2014

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ueno, Huntaro Ito, Akihiko Konagaya
    • 学会等名
      GIW / ISCB-Asia 2014 : Genome Informatics Workshop / International Society for Computational Biology -Asia
    • 発表場所
      プラザ平成(東京)
    • 年月日
      2014-12-16
  • [学会発表] 基準振動解析を用いた分子アニメーションのための動的分子モデルの開発2014

    • 著者名/発表者名
      村岡 伸哉, 上野 豊, 佐藤 哲大, 小野 直亮, 杉浦 忠男, 金谷 重彦
    • 学会等名
      第37回情報化学討論会
    • 発表場所
      豊橋商工会議所(豊橋市)
    • 年月日
      2014-11-27
  • [学会発表] 基準振動解析に基づいたタンパク質分子動的領域のモデル化2014

    • 著者名/発表者名
      村岡 伸哉, 上野 豊
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      2014-09-26

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公開日: 2016-06-01  

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