2016 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical investigation of reaction fields of biological macromolecular systems based on quantum sciences and mathematical informatics
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25287099
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
舘野 賢 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (40291926)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 和彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (00358243)
筒井 公子 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 名誉教授 (70144748)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電子ダイナミクス / ハイブリッド触媒 / 電子構造理論 / 情報理論 / 機械学習 / 情報幾何学 / ゲノム情報学 / 多様体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
塩基配列の特徴が弱い転写因子結合モティーフ（TFBM）を，ゲノムワイドな実験データ（ChIP-seq等）において如何に同定するか，昨年度までに得られた理論をさらに拡張した。そのためにまずTFBMを人為的に作成し，機械学習と組合せることによって，先の同定アルゴリズムを構築した。さらにこの理論を情報幾何学的な多様体上で展開することにより，認識・識別のより一般的かつ実践的な枠組みを数学的に与えることにも成功した[論文1]。そこで実在系を解析するための技術開発をさらに進め，ゲノムワイドな実験データ（topoIIbなど）に適用し，認識モティーフの解析を実現した。
本年度はそれらの情報学的解析の結果を加えて，topoIIb ・DNA複合体のモデリングやそれを用いた反応メカニズム等の量子科学的な解析をさらに進めた（投稿準備中）。またロイシルtRNA 合成酵素（LeuRS）においては，リボザイム（tRNA）とタンパク質（LeuRS）とが共同して行う，新しい反応メカニズム（ハイブリッド触媒）を以前に我々は発見している。本年度はその反応の電子ダイナミクスを詳細に解析し，「生体高分子に特徴的なメカニズム」を見出した。すなわち，触媒反応を直接担う電子軌道が，反応前にはフロンティア軌道としては存在せず，動力学的な電子構造変化により初めてHOMOおよびLUMOへと遷移するのである[論文3]。そこで他の生体反応についても電子ダイナミクスを同様に解析した結果，複数の系で先の事象を見出した（投稿中および同準備中）。
さらに，分光学やゲノム科学実験などの多変量データを，従来法では解析不能な場合であっても高精度に解析できるアルゴリズムを開発し[論文4]，理論と実験結果との比較解析を実現した（投稿準備中）。併せてウェブサービスの充実を図り（MODIC2の利用サービスの提供）、研究成果の発信をさらに進めた。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(40 results)
