【研究領域課題番号】21K12106 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子間相互作用 / ゆらぎ / アンサンブルドッキング / 創薬 / 3D-RISM / ドッキング / 3D-RISM理論 / 揺らぎ

【研究成果の概要】

本研究では溶媒和の効果を正確に取り入れた上でリガンド分子の結合部位や結合親和性を予測可能なドッキング法を開発する事を目的している。そのために、1)蛋白質周囲におけるリガンド分子の複数のフラグメントの分布に基づく結合親和性の予測法および、2)蛋白質分子のゆらぎを考慮したアンサンブルドッキング法の開発を試みている。2021年度ではアンサンブルドッキングに基づいて、複数のスナップショットに対するリガンドの結合部位の特定法の開発を行うための試験的な計算を行った。計算対象としてはT4 Lysozyme、L-2-haloacid dehalogenase、トリプシン、MDM2とした。また、アルブミン周囲の共溶媒の結合部位の解析も計算対象とした。具体的な計算内容はターゲット分子のゆらぎを予測する分子動力学シミュレーションおよび、リガンド分子の結合部位の予測をおこなうRISM理論計算であった。分子シミュレーションやRISM理論計算はTSUBAME3.0を用いて行った。どのターゲットでも結合部位に対するリガンド分子の高い分布が見られたが、結合部位とは異なる領域でも高い分布の見られる箇所があった。そのため、現在はそれらの違いを検出するためのフィルターとなる条件の探索を行っている。結合部位の溶媒への露出度や、結合ポケットの体積などを計測した上で実験的に判明している結合部位とそれ以外の擬似的な結合部位との比較を試みたがそれだけでは有意な違いは検出することができなかった。現在はリガンド分子の分布から結合部位における停留時間の長さを予測することができないか検討を行っている。本年度はコロナ禍による出張に対するハードルの上昇や、他予算との兼ね合いのため学会発表等を行うことが出来なかった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究領域課題番号】19H01853 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

軌道自由度 / 揺らぎ / 核生成-核成長 / 一軸歪 / 光誘起現象 / 光誘起相転移 / 電荷自由度 / ゆらぎ / 強相関電子系

【研究成果の概要】

遷移金属酸化物におけるd電子の軌道自由度の空間的・時間的な揺らぎによる新奇物性について実験的な研究を行った。その結果、軌道秩序を示すV酸化物において、核生成-核成長プロセスに従う相転移ダイナミクスを見出した他、一軸歪下での光学測定によって、軌道自由度の共役な外場である歪によって軌道相関を制御できることを明らかにした。さらにパルス光照射による軌道秩序の融解において、特徴的な選択則を見出した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】生体の構造と機能およびその関連分野

【研究領域課題番号】17K19511 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

軸索輸送 / 細胞内混雑 / キネシン / ゆらぎ / 拡散 / 非平衡 / 揺らぎ / 一分子追跡 / 温度 / ブラウン運動

【研究成果の概要】

従来のin vitroでの力学的特性からは細胞内の小胞の運動特性が説明できない。細胞内で輸送される小胞に働く力を計測する手法の開発した結果、細胞内を輸送される小胞には、in vitroの約1000倍もの粘性抵抗を受けていることが示された。しかし、小胞輸送の速度は、細胞内の方が、1000倍もの負荷を受けながら、むしろ速く、ときには4倍以上の速度に達する。細胞内の混雑環境がstaticな混雑環境ではなく、細胞内でのエネルギー消費にともなってactiveに揺らぐ非平衡環境であるためではないかと考え、これを定量的に計測することを目標として、その指標である「非平衡温度」の計測のための技術開発を行った。

【研究の社会的意義】

神経細胞の軸索輸送の速度の低下は、さまざまな神経変性疾患の発症に関係している。一方、細胞の中は満員電車並みの混雑環境であり、in vitroの1000倍もの負荷がかかっているにもかかわらず、健康な神経細胞での輸送速度はin vitroの4倍に達する。本研究では、そのメカニズムの候補として、細胞内のアクティブなゆらぎに注目し、その定量的な計測方法の開発に取り組んだ。このような計測によって、「細胞の元気さ」を定量化できる可能性が期待される。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2017-06-30 - 2019-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究分野】幹細胞医・生物学

【研究領域課題番号】21602001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

1細胞培養 / ES細胞 / ゆらぎ / 微細加工 / 初期発生 / 一細胞培養 / 揺らぎ / 無血清培養 / E-カドヘリン

【研究成果の概要】

受精卵は非常に安定して発生するが、その仕組みには不明な点が多い。そこで、発生の良いモデルであるES細胞、余分な成分を含まない培養液、細胞が塊を作らずにバラバラにできるよう特殊コートした培養皿、微速度での顕微鏡撮影装置を用い、培養状態をいろいろと変えたときの各細胞の変化を観察するシステムを開発した。このシステムを用い、各々のES細胞が分裂・分化・生死するかを捉える事に成功した。本研究の成果は、安定して体が形作られる条件の解明に繋がる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理

【研究領域課題番号】20540279 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

有限温度 / 非平衡 / 場の理論 / 揺らぎ / 第一原理 / 局所平衡 / ゆらぎ / リプロン / 統計力学

【研究成果の概要】

本研究においては,有限温度の非平衡状況における系の物理的な振る舞いを第一原理より理論的に解析しました.特に,物理量に系の大きさへの依存性がある物理系から依存性が無い系へと連続的な変化を分析しました.また,三井隆久氏とともに様々な物体の表面やガスの有限温度の揺らぎを原子レベルで実験的に測定し,その理解を理論的にも検証しました.これらの測定は我々の新たな測定法の開発を経て初めて可能になったものです.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2012

【配分額】3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)

【研究分野】物性一般(含基礎論)

【研究領域課題番号】10045025 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

非平衡 / 非線形 / ゆらぎ / 相変化 / 相制御 / 相転移ダイナミクス / 光励起 / フェムト秒ダイナミクス / 閾値特性 / 孵化時間 / 多成分系 / 流体 / 非平衡系 / 相転移 / 反応・拡散系 / 揺らぎ / 非平衡熱力学 / 光誘起相転移

【研究成果の概要】

エネルギーや物質が持続的に注入、除去されている非平衡系においては、系固有の非線形性との結合によって、様々な巨視的かつ動的な現象が発生する。これはナノ・ミクロスケールで発生したゆらぎが、マクロスケールなものへと成長した結果である。本研究は、光、熱、圧力、物質注入によって生ずる非平衡状態に焦点を絞り、その動的過程の追跡、解析を理論的、実験的に行うことを目的とした。本年度得られた成果は以下の通りである。まず理論面では、非平衡条件における化学反応系に関して、変分法が重力、さらには一般のホテンシャル場における反応拡散系に拡張することが可能であることを明らかにすることが出来た。さらに、光分解によって生じたラジカルの再結合反応において、外部磁場ならびに内部の磁場揺らぎの効果について理論的に考察することも可能となった。実験面では、誘電、光学特性、磁性、構造の変化を伴った可逆相転移が、温度、磁場、電場、光刺激等で発生することを確認することに成功した。例えば、中性状態とイオン性状態のエネルギーレベルがほとんど縮退しているCT錯体結晶では、温度降下や加圧によって両状態間の転移(中性-イオン性相転移)が発生する。本研究では、電荷の移動量を制御することによって、長距離クーロン相互作用と電子-格子相互作用が協調する環境を創り出すと、強誘電的な変化を伴った相転移が発現することを明らかにした。さらに、100フェムト秒パルス幅を持ったレーザー光励起によってこの中性-イオン性相転移が引き起こせることや、発生機構が電荷移動励起子状態の凝縮として解釈できることも理論的解析によって明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1998 - 2000

【配分額】2,800千円 (直接経費: 2,800千円)