計画研究

課題名：計算科学と情報科学の融合による膜界面分子動態の解析

研究代表者

森 貴治
東京理科大学理学部第一部化学科　准教授
https://www.rs.tus.ac.jp/t.mori/

研究概要

細胞膜界面における分子動態を正確に理解するためには、生命機能の中心を担っているタンパク質の構造変化が、細胞膜の構造動態にどのような影響を与えるのかを原子・分子レベルで精密に解析する必要がある。膜タンパク質の機能発現には、タンパク質自身の構造変化だけでなく、周囲の脂質分子との相互作用や構造変化との相関を理解することが重要であり、コンピュータ・シミュレーションによる解析が有効である。近年の計算機技術の発展により、分子動力学シミュレーションを用いることで巨大で複雑なシステムに対しても、原子解像度でマイクロ秒オーダーの長時間の分子ダイナミクスを追跡することができるようになった。本研究では、膜タンパク質系に対する分子動力学シミュレーションから得られる膨大なデータの中から、特徴的な分子の構造変化を抽出するための新しい機械学習アルゴリズムを開発することを目指す。また、開発した手法を用いて、オートファジーに関わるタンパク質や、様々な膜界面において分子協奏に関わる複雑な生命システムの構造変化と機能発現の分子メカニズムを解明することを目指す。

研究代表者主要業績（代表者二重線、分担者一重線）

1. Matoba K, Kotani T, Tsutsumi A, Tsuji T, Mori T, Noshiro D, Sugita Y, Nomura N, Iwata S, Ohsumi Y, Fujimoto T, Nakatogawa H, Kikkawa M, Noda NN. Atg9 is a lipid scramblase that mediates autophagosomal membrane expansion. Nat. Struct. Mol. Biol., 2020, 27, 1185–1193.
2. Mori T, Sugita Y. Implicit micelle model for membrane proteins using superellipsoid approximation. J. Chem. Theory Comput., 2020, 16, 711–724.
3. Mori T, Jung J, Sugita Y. Surface-tension replica-exchange molecular dynamics method for enhanced sampling of biological membrane systems. J. Chem. Theory Comput., 2013, 9, 5629–5640.

キーワード

分子動力学計算、機械学習、膜タンパク質、生体膜、オートファジー