高速AFM像から原子レベルで生体分子の動きを再現する新しいモデリング技術の開発に成功

ナノ生命科学研究所、特任准教授 フレクシグ ホルガー FLECHSIG, Holger

Research NEWS 2026/7/3

概要

金沢大学ナノ生命科学研究所（WPI-NanoLSI）のホルガー・フレクシグ特任准教授、名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所（WPI-ITbM）／名古屋大学大学院理学研究科／理化学研究所計算科学研究センター（R-CCS）のフロハンス・タマ教授、理化学研究所計算科学研究センター（R-CCS）の宮下治上級研究員を中心とする共同研究チームは、高速原子間力顕微鏡（高速AFM）（※1）で得られた実験データをもとに、生体分子がどのように動くのかを原子レベルで理解するための、新しい解析手法（融合的モデリングワークフロー）の開発に成功しました。
　高速AFMは、生体分子の動作を直接観察できる唯一の技術ですが、空間分解能の制約により原子レベルでの理解には限界がありました。本研究では、AFMトポグラフィ画像からタンパク質の動的な三次元原子構造モデルを推定できる新しい計算フレームワークが開発されました。
　この手法は、既知の静的構造を基に構造変化を推定し、実測画像に最も一致する原子モデルを再構築するものです。さらに、AFM画像解析ソフトウェアに実装することで、実測データから直接、原子レベルの構造ダイナミクスを推定できるようになりました。
　さらに、本手法は非常に巨大なタンパク質集合体にも適用可能であり、それらのタンパク質集合体についても高速AFM動画から原子レベルの動的分子動画を再構築することに成功しました。
　ここでの開発は将来、私たちの体の中で日夜行われている、生物学的プロセスをナノスケールで解明することに広く活用されることが期待されます。
　本研究成果は、2025年9月18日（現地時間）に米国科学誌『ASC Nano』のオンライン版に掲載されました。

研究詳細

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