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研究分野別サイレントキーワード
「分子動力学シミュレーション」とサイレントキーワードを含む研究
【情報学】計算基盤：プロセッサ割当て ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏動的資源管理機能を備えた大規模並列プログラミング環境の開発と計算化学への応用(11558029)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】清水 謙多郎 (清水 謙太郎) 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他13件)
【概要】本研究では、動的資源管理機能を備えた大規模並列システムのための並列プログラミング環境Parsleyを開発し、計算化学の諸問題に適用して、その有用性を実証した。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サプタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフ...
❏大規模並列システムのための効率的なプロセッサ割当て方針に関する研究(10680336)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】清水 謙多郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他14件)
【概要】本研究では、並列計算を基本ソフトウェアのレベルから支援するためシステムParsleyと、その上で動作する分子動力学計算の並列プログラムの開発を行った。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サブタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフが形成さ...
【情報学】計算基盤：並列プログラミング環境 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏動的資源管理機能を備えた大規模並列プログラミング環境の開発と計算化学への応用(11558029)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】清水 謙多郎 (清水 謙太郎) 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他13件)
【概要】本研究では、動的資源管理機能を備えた大規模並列システムのための並列プログラミング環境Parsleyを開発し、計算化学の諸問題に適用して、その有用性を実証した。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サプタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフ...
❏大規模並列システムのための効率的なプロセッサ割当て方針に関する研究(10680336)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】清水 謙多郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他14件)
【概要】本研究では、並列計算を基本ソフトウェアのレベルから支援するためシステムParsleyと、その上で動作する分子動力学計算の並列プログラムの開発を行った。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サブタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフが形成さ...
【情報学】計算基盤：大規模並列計算機 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏動的資源管理機能を備えた大規模並列プログラミング環境の開発と計算化学への応用(11558029)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】清水 謙多郎 (清水 謙太郎) 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他13件)
【概要】本研究では、動的資源管理機能を備えた大規模並列システムのための並列プログラミング環境Parsleyを開発し、計算化学の諸問題に適用して、その有用性を実証した。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サプタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフ...
❏大規模並列システムのための効率的なプロセッサ割当て方針に関する研究(10680336)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】清水 謙多郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他14件)
【概要】本研究では、並列計算を基本ソフトウェアのレベルから支援するためシステムParsleyと、その上で動作する分子動力学計算の並列プログラムの開発を行った。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サブタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフが形成さ...
【情報学】計算基盤：科学技術計算 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏動的資源管理機能を備えた大規模並列プログラミング環境の開発と計算化学への応用(11558029)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】清水 謙多郎 (清水 謙太郎) 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他13件)
【概要】本研究では、動的資源管理機能を備えた大規模並列システムのための並列プログラミング環境Parsleyを開発し、計算化学の諸問題に適用して、その有用性を実証した。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サプタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフ...
❏大規模並列システムのための効率的なプロセッサ割当て方針に関する研究(10680336)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】清水 謙多郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他14件)
【概要】本研究では、並列計算を基本ソフトウェアのレベルから支援するためシステムParsleyと、その上で動作する分子動力学計算の並列プログラムの開発を行った。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サブタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフが形成さ...
【情報学】計算基盤：MPI ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏動的資源管理機能を備えた大規模並列プログラミング環境の開発と計算化学への応用(11558029)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】清水 謙多郎 (清水 謙太郎) 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他13件)
【概要】本研究では、動的資源管理機能を備えた大規模並列システムのための並列プログラミング環境Parsleyを開発し、計算化学の諸問題に適用して、その有用性を実証した。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サプタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフ...
❏大規模並列システムのための効率的なプロセッサ割当て方針に関する研究(10680336)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】清水 謙多郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他14件)
【概要】本研究では、並列計算を基本ソフトウェアのレベルから支援するためシステムParsleyと、その上で動作する分子動力学計算の並列プログラムの開発を行った。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サブタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフが形成さ...
【情報学】情報学フロンティア：スケジューリング ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏動的資源管理機能を備えた大規模並列プログラミング環境の開発と計算化学への応用(11558029)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】清水 謙多郎 (清水 謙太郎) 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他13件)
【概要】本研究では、動的資源管理機能を備えた大規模並列システムのための並列プログラミング環境Parsleyを開発し、計算化学の諸問題に適用して、その有用性を実証した。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サプタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフ...
❏大規模並列システムのための効率的なプロセッサ割当て方針に関する研究(10680336)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】清水 謙多郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他14件)
【概要】本研究では、並列計算を基本ソフトウェアのレベルから支援するためシステムParsleyと、その上で動作する分子動力学計算の並列プログラムの開発を行った。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サブタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフが形成さ...
【数物系科学】物理学：分子力場 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏水素結合の方向性を厳密に取り扱った高信頼度な蛋白質分子力場の開発(21K03489)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】蛋白質 / 構造アンサンブル / 分子力場 / 分子動力学シミュレーション / 蛋白質分子力場 (他6件)
【概要】本研究課題は、申請者が開発してきた多点電荷原子モデルを導入した分子力場を電荷分布と共有結合項の両方に関して最適化を行うことで、水素結合を正しく取り扱い、かつ生体分子構造に関する実験データを再現できる分子力場を開発することを目的としている。分子力場を検証できる実験データとして最適なものは、蛋白質の構造アンサンブルに関する情報を与えてくれるものである。そのような実験手法としては溶液X戦散乱（SAXS）...
❏生体分子構造およびに生体分子間相互作用の安定化における水分子の役割の解明(26800227)
【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (90589821)
【キーワード】生体分子 / 機能的構造揺らぎ / 水和構造 / 水素結合ネットワーク / 分子動力学シミュレーション (他9件)
【概要】本研究では、生命に不可欠な水が蛋白質の機能的運動にどのような役割を果たすかを明らかにするために、分子動力学(MD)シミュレーションと構造解析実験を組み合わせながら、酵素蛋白質グルタミン酸脱水素酵素(GDH)が基質を捉える運動と水和構造変化の相関を調べた。その結果、GDHの機能的運動がその表面での水分子の脱離・吸着で制御されていることを見出した。 さらに、X線結晶構造解析で観察された水和構造を原子レ...
【数物系科学】物理学：低温X線結晶構造解析 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏生体分子構造およびに生体分子間相互作用の安定化における水分子の役割の解明(26800227)
【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (90589821)
【キーワード】生体分子 / 機能的構造揺らぎ / 水和構造 / 水素結合ネットワーク / 分子動力学シミュレーション (他9件)
【概要】本研究では、生命に不可欠な水が蛋白質の機能的運動にどのような役割を果たすかを明らかにするために、分子動力学(MD)シミュレーションと構造解析実験を組み合わせながら、酵素蛋白質グルタミン酸脱水素酵素(GDH)が基質を捉える運動と水和構造変化の相関を調べた。その結果、GDHの機能的運動がその表面での水分子の脱離・吸着で制御されていることを見出した。 さらに、X線結晶構造解析で観察された水和構造を原子レ...
❏時間分解蛍光測定によるタンパク質内部運動と協奏する水和構造変化の解析(22244054)
【研究テーマ】生物物理・化学物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】中迫 雅由 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30227764)
【キーワード】タンパク質水和 / 水和構造 / 分子動力学シミュレーション / 蛍光分光 / 和周波測定 (他31件)
【概要】生命活動の素過程を担うタンパク質分子は水環境において構造形成し機能する。何故水環境を必要とするのかを理解するには、タンパク質表面での水分子の運動をピコ秒時間分解能と原子分解能で探る必要がある。本研究では、タンパク質からの時間分解蛍光測定装置を開発しながら、特徴的なドメイン運動を行うタンパク質について、その運動の原因となっている水和構造変化を蛍光測定、結晶構造解析などの実験と大規模な分子動力学シミュ...
【数物系科学】物理学：構造アンサンブル ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏水素結合の方向性を厳密に取り扱った高信頼度な蛋白質分子力場の開発(21K03489)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】蛋白質 / 構造アンサンブル / 分子力場 / 分子動力学シミュレーション / 蛋白質分子力場 (他6件)
【概要】本研究課題は、申請者が開発してきた多点電荷原子モデルを導入した分子力場を電荷分布と共有結合項の両方に関して最適化を行うことで、水素結合を正しく取り扱い、かつ生体分子構造に関する実験データを再現できる分子力場を開発することを目的としている。分子力場を検証できる実験データとして最適なものは、蛋白質の構造アンサンブルに関する情報を与えてくれるものである。そのような実験手法としては溶液X戦散乱（SAXS）...
❏生体分子の機能発揮機構における水和構造の役割の解明(17H04854)
【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】生体分子 / 機能的構造変化 / 水和構造 / 溶媒和自由エネルギー / 分子動力学シミュレーション (他17件)
【概要】本研究の目的は、「蛋白質の構造変化過程における水和構造の役割の解明」である。この目的のためには、蛋白質の溶液中における構造アンサンブルを可視化し、そのアンサンブルの形成におけるすわい構造の自由エネルギー寄与を明らかにする必要がある。そのために、(1)実験とMDシミュレーションの統合的手法による蛋白質構造アンサンブル可視化法の開発を行い、さらに、(2)蛋白質構造変化に伴う溶媒和自由エネルギー変化の解...
【数物系科学】物理学：X線散乱回折実験 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏分子クラウディング環境下における生体分子の機能的構造揺らぎの解析(17K19209)
【研究テーマ】生体分子化学およびその関連分野
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】分子クラウディング / 蛋白質ダイナミクス / 分子動力学シミュレーション / 溶液中性子散乱 / 溶液X戦散乱 (他13件)
【概要】細胞内環境は生体分子が混み合った分子クラウディング環境であり、近年、そのような環境下における蛋白質の機能は、従来用いられてきたin vitroの希薄溶液環境下のそれから大きな変調を受けることが指摘されている。分子クラウディング環境下における機能変調メカニズムを明らかにするためには、そのような環境下における蛋白質の構造揺らぎを可視化する必要が有るが、それを可能とする測定手法は存在しない。そこで、本研...
❏生体分子の機能発揮機構における水和構造の役割の解明(17H04854)
【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】生体分子 / 機能的構造変化 / 水和構造 / 溶媒和自由エネルギー / 分子動力学シミュレーション (他17件)
【概要】本研究の目的は、「蛋白質の構造変化過程における水和構造の役割の解明」である。この目的のためには、蛋白質の溶液中における構造アンサンブルを可視化し、そのアンサンブルの形成におけるすわい構造の自由エネルギー寄与を明らかにする必要がある。そのために、(1)実験とMDシミュレーションの統合的手法による蛋白質構造アンサンブル可視化法の開発を行い、さらに、(2)蛋白質構造変化に伴う溶媒和自由エネルギー変化の解...
【数物系科学】物理学：水和構造 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏生体分子の機能発揮機構における水和構造の役割の解明(17H04854)
【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】生体分子 / 機能的構造変化 / 水和構造 / 溶媒和自由エネルギー / 分子動力学シミュレーション (他17件)
【概要】本研究の目的は、「蛋白質の構造変化過程における水和構造の役割の解明」である。この目的のためには、蛋白質の溶液中における構造アンサンブルを可視化し、そのアンサンブルの形成におけるすわい構造の自由エネルギー寄与を明らかにする必要がある。そのために、(1)実験とMDシミュレーションの統合的手法による蛋白質構造アンサンブル可視化法の開発を行い、さらに、(2)蛋白質構造変化に伴う溶媒和自由エネルギー変化の解...
❏生体分子構造およびに生体分子間相互作用の安定化における水分子の役割の解明(26800227)
【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (90589821)
【キーワード】生体分子 / 機能的構造揺らぎ / 水和構造 / 水素結合ネットワーク / 分子動力学シミュレーション (他9件)
【概要】本研究では、生命に不可欠な水が蛋白質の機能的運動にどのような役割を果たすかを明らかにするために、分子動力学(MD)シミュレーションと構造解析実験を組み合わせながら、酵素蛋白質グルタミン酸脱水素酵素(GDH)が基質を捉える運動と水和構造変化の相関を調べた。その結果、GDHの機能的運動がその表面での水分子の脱離・吸着で制御されていることを見出した。 さらに、X線結晶構造解析で観察された水和構造を原子レ...
❏時間分解蛍光測定によるタンパク質内部運動と協奏する水和構造変化の解析(22244054)
【研究テーマ】生物物理・化学物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】中迫 雅由 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30227764)
【キーワード】タンパク質水和 / 水和構造 / 分子動力学シミュレーション / 蛍光分光 / 和周波測定 (他31件)
【概要】生命活動の素過程を担うタンパク質分子は水環境において構造形成し機能する。何故水環境を必要とするのかを理解するには、タンパク質表面での水分子の運動をピコ秒時間分解能と原子分解能で探る必要がある。本研究では、タンパク質からの時間分解蛍光測定装置を開発しながら、特徴的なドメイン運動を行うタンパク質について、その運動の原因となっている水和構造変化を蛍光測定、結晶構造解析などの実験と大規模な分子動力学シミュ...
【数物系科学】物理学：揺らぎ ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏3D－RISM理論を応用した解析的な揺らぎ計算手法の開発(18K14666)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】杉田 昌岳 東京工業大学, 情報理工学院, 研究員 (30737523)
【キーワード】揺らぎ / 統計力学 / 3D-RISM理論 / 生物物理学 / 分子動力学シミュレーション (他8件)
【概要】2013年にKimとHirataらによって提案された溶液中における分子の揺らぎの特徴を予測可能な新しい理論の解を得るための計算手法を2種類開発し、実装した。そして、本手法をアラニンジペプチド、メチオニンエンケファリンの2種類の分子の揺らぎの解析へ応用した。２つの手法は1つの構造周囲の小さな揺らぎを再現するものと、長時間のシミュレーションに対応するような大きな揺らぎを解析するためのものである。得られ...
❏淡水化のための新規透過膜の構造に関する分子論的研究(25630070)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40306874)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / 淡水化 / カーボンナノチューブ / アクアポリン / 分子動力学 (他11件)
【概要】細胞の内外を分ける細胞膜内に存在するタンパク質であるアクアポリンは，水分子のみを透過する特殊な分子である．この分子の特徴を研究し，カーボンナノチューブを用いて淡水化のための新規透過膜について研究を行った．アクアポリン内部のアミノ酸間の距離のゆらぎを解析した結果，1/fゆらぎであることを示した．またカーボンナノチューブを用いた系においては，電場を印可することにより水のみの系ではカーボンナノチューブ内...
❏蛋白質の遅い揺らぎを捉えるための粗視化モデル(14780506)
【研究テーマ】生物物理学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】高野 光則 早稲田大学, 理工学術院, 講師 (40313168)
【キーワード】蛋白質 / 揺らぎ / 分子動力学シミュレーション / 粗視化モデル / 分子モーター (他13件)
【概要】これまでの研究で、Goモデルベースの粗視化モデルMD計算により蛋白質の遅い揺らぎをシミュレートし、結果の有効性・信頼性を検証してきた。そして、大幅な計算時間の軽減とともに高精度全原子モデルと同等の結果を得られることを示した(Nat.Comput)。本年度は、(1)これまで使:用してきたGoモデルの:Folding問題に対する応用(Chem.Phys)、そして、(2)モデルの拡張を行った。新たなモデ...
【数物系科学】地球惑星科学：計算機シミュレーション ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏氷結晶の非等方的成長機構とパターン形成ダイナミクスに関する共同研究(10044049)
【研究テーマ】固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1998 - 1999
【研究代表者】古川 義純 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (20113623)
【キーワード】形態形成 / 氷結晶 / 形態不安定 / 拡散場 / マリンズ・セカーカ不安定 (他17件)
【概要】氷結晶の一方向成長実験を行い、界面と界面近傍のその場観察を行った。従来界面近傍での不純物濃度分布の直接観察は困難であったが、高精度の干渉計を使用することでこれが可能になった。その結果、界面での形態不安定の駆動力となっている組成的過冷却の存在が初めて実験的に検証され、本来線形定常理論であるMullins-Sekerka界面不安定理論が実測による界面臨界濃度を考慮することで、このような系にも適用できる...
❏溶融アルカリ水酸化物の中性子回折を主とした構造解析(63470008)
【研究テーマ】構造化学
【研究種目】一般研究(B)
【研究期間】1988 - 1989
【研究代表者】岡田 勲 東京工業大学, 総合理工学研究科, 教授 (60011582)
【キーワード】溶融塩 / 水酸化物 / 液体構造 / 中性子散乱 / ラマン散乱 (他10件)
【概要】1.本研究において新たに試作、開発した、ニッケル合金を耐食材料として採用した測定セルを用いて、溶融水酸化リチウムに対し、これまでの測定に加えさらに充分な統計量を有する中性子散乱測定を行った。この結果と、分子動力学計算とを相補的に用いることにより、溶融水酸化リチウムに対し、以下のような詳細構造を明らかにした。 (1)リチウムイオンは水酸化物イオンの酸素側、OH軸と115ﾟの方向に、酵素原子から1.9...
【数物系科学】地球惑星科学：水 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏淡水化のための新規透過膜の構造に関する分子論的研究(25630070)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40306874)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / 淡水化 / カーボンナノチューブ / アクアポリン / 分子動力学 (他11件)
【概要】細胞の内外を分ける細胞膜内に存在するタンパク質であるアクアポリンは，水分子のみを透過する特殊な分子である．この分子の特徴を研究し，カーボンナノチューブを用いて淡水化のための新規透過膜について研究を行った．アクアポリン内部のアミノ酸間の距離のゆらぎを解析した結果，1/fゆらぎであることを示した．またカーボンナノチューブを用いた系においては，電場を印可することにより水のみの系ではカーボンナノチューブ内...
❏分子動力学シミュレーションによる気相・液相核生成のナノスケール解析(20560198)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40306874)
【キーワード】核生成 / 分子動力学 / 気相 / 液相 / 分子動力学シミュレーション (他8件)
【概要】分子動力学シミュレーションを用いて気相からの液滴核生成および液相からの気泡核生成について研究を行った.気相からの液滴核生成については,水/硫酸および水/硫酸イオン/オキソニウムイオンについて計算を行い,核生成速度,液滴核の生成自由エネルギー,臨界核を見積もった.また,立方体のシードが入った系においても計算を行い,同様の解析を行った.液相からの気泡核生成については,2 種類の核生成速度の計算方法を提...
【数物系科学】天文学：モンテカルロシミュレーション ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏高分子膜を用いた気体分離過程の分子論的解明(20K14644)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】吉本 勇太 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90772137)
【キーワード】高分子気体分離膜 / 有機・無機ハイブリッド膜 / 固有微細孔性高分子 / シリカ / 二酸化炭素 (他12件)
【概要】本研究では，分子シミュレーションを用いて，高分子気体分離膜内における気体の溶解・拡散過程を解析した．具体的には，固有微細孔性高分子の一つであるPIM-1と，PIM-1/シリカから成る有機・無機ハイブリッド膜を対象とし，膜内における二酸化炭素，メタン，窒素の溶解・拡散挙動を解析した．その結果，PIM-1/シリカ界面近傍に多くの気体分子が溶解し，溶解度係数が増加することが分かった．また，シリカが存在す...
❏クラスレート水和物の相平衡条件の分子論的予測手法の開発(15H02222)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40306874)
【キーワード】クラスレート水和物 / 分子動力学シミュレーション / モンテカルロシミュレーション / 充填率 / 平衡条件 (他10件)
【概要】分子シミュレーションを用いて，メタンをはじめとした様々なゲスト分子に対応した相平衡条件の予測が可能となる計算方法を確立した．クラスレート水和物／水／ゲストの系において，温度・体積一定の分子動力学シミュレーションを用いて相平衡条件を求める直接的な方法を提案し，実験結果および先行研究と比較し，本研究の妥当性を示した．また，クラスレート水和物・ゲストの系から充填率を自動的に再現するギブスアンサンブル・モ...
【化学】材料化学：分子ダイナミクス ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏分子ダイナミクス計測による架橋高分子材料の強靭化メカニズム解明(20K05627)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】眞弓 皓一 東京大学, 物性研究所, 准教授 (30733513)
【キーワード】高分子ゲル / ポリエチレングリコール / 分子ダイナミクス / 中性子準弾性散乱 / 分子動力学シミュレーション (他7件)
【概要】２０２１年度は、鎖長の異なる４分岐ポリエチレングリコール（PEG）鎖を末端架橋することで得られる不均一高分子ゲルの伸長時における分子鎖ダイナミクスを調べた。単一鎖長のTetraPEGから得られる均一高分子ゲルと、アーム長の短いTetraPEGとアーム長の長いTetraPEGから得られる不均一高分子ゲルについて、延伸前における高分子鎖の局所ダイナミクスを比較すると、両者に差はなく、架橋不均一性は調整...
❏タンパク質界面の複雑ダイナミクスの解析：機械学習とMD計算に基づく新手法の開拓(18K05025)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2018-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】山下 雄史 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (50615622)
【キーワード】分子動力学 / 機械学習 / シミュレーション / 分子動力学シミュレーション / 古典力学 (他11件)
【概要】機械学習技術の発展により、人工知能は画像認識やチェスや囲碁などの分野において人間の知能を凌駕するようになってきた。近年、AlphaFoldのような先進的なタンパク質構造予測技術においても、機械学習が中心的な役割を担っている。本研究では、こうした機械学習技術を分子科学に導入することによって、タンパク質間に見られる重要なダイナミクス現象を解き明かしていくことを目指している。 これまでの研究で、基本的な...
❏生命科学・創薬科学を指向した分子ダイナミクス分類理論の構築(15KT0103)
【研究テーマ】連携探索型数理科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-07-10 - 2020-03-31
【研究代表者】山下 雄史 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (50615622)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / 分子生物学 / 数理科学 / 計算幾何学 / 時系列解析 (他17件)
【概要】計算機が進歩したことで、近年、生体分子の分子動力学シミュレーションを大規模におこなうことができるようになった。本研究では、分子動力学シミュレーションから数理科学的手法でダイナミクスの様々な特徴を抽出する手法を考案した。例えば、skeletal coreの概念を使うことで、解析の中で見かけの運動が現れてしまう効果を抑えることができるようになった。また、特異スペクトル変換法をおこなうことで運動の変化を...
【生物学】生物学：粗視化モデル ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏ゲノムジャンク領域にコードされる機能ペプチドの制御機構の情報学的推定と実験的検証(21K12107)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】福吉 修一 金沢大学, 薬学系, 講師 (10456410)
【キーワード】リボソーム / uORF / 分子動力学シミュレーション / 粗視化モデル / 翻訳制御 (他7件)
【概要】今年度は、ヒトゲノムにおける非翻訳領域による生理活性機構の全貌解明を目的とし、翻訳に関わるリボソームが、メッセンジャーRNA上の非コード領域の上流にあるORF（uORF）を翻訳する際の挙動を検討するため、80Sリボソームの構造情報解析を中心とした研究を行った。今年度の補助金は、主にこの研究を遂行するための計算機部品の購入に当てられた。 ・別用途で使用していたコンピュータ（Ryzen Threadr...
❏リガンド結合パスウェイ仮説の理論的検証(15K07021)
【研究テーマ】生物物理学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】寺田 透 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (40359641)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / タンパク質 / リガンド / パスウェイ / 粗視化モデル (他14件)
【概要】タンパク質の周囲にリガンドをランダムに配置し、リガンドのタンパク質への結合過程を追跡する粗視化分子動力学シミュレーションを多数回実施し、このトラジェクトリからマルコフ状態モデルを構築した。さらに、transition path theoryに基づき、マルコフ状態モデルから遷移状態とリガンド結合パスウェイを求めた。その結果、遷移状態は基質ポケットの縁に存在し、寄与の大きなパスウェイは、タンパク質表面...
❏ナノ・レーザ計測と粗視化モデルの相互補完解析法による界面フルイディクスの深化(26249022)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】菱田 公一 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40156592)
【キーワード】熱流動相互補完解析法 / 自発ラマン散乱 / エバネッセント波自発ラマンイメージング / 分子動力学シミュレーション / 粗視化モデル (他9件)
【概要】固体・液体から成る界面極近傍に存在する水分子およびイオン群の挙動を明らかにするため，エバネッセント波照射による非侵襲計測技術，ならびに粗視化モデルに基づく分子動力学シミュレーションの開発を行った．固体表面性状やイオン混入によって，界面極近傍の水分子の振動モードおよび水素・非水素結合状態を実験的に明らかにし，水分子動態によって界面熱流動現象（イオン濃度や固体壁面ゼータ電位）を把握することが可能となっ...
【生物学】生物学：パスウェイ ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏リガンド結合パスウェイ仮説の理論的検証(15K07021)
【研究テーマ】生物物理学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】寺田 透 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (40359641)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / タンパク質 / リガンド / パスウェイ / 粗視化モデル (他14件)
【概要】タンパク質の周囲にリガンドをランダムに配置し、リガンドのタンパク質への結合過程を追跡する粗視化分子動力学シミュレーションを多数回実施し、このトラジェクトリからマルコフ状態モデルを構築した。さらに、transition path theoryに基づき、マルコフ状態モデルから遷移状態とリガンド結合パスウェイを求めた。その結果、遷移状態は基質ポケットの縁に存在し、寄与の大きなパスウェイは、タンパク質表面...
❏マルチスケールシミュレーションによるタンパク質へのリガンド結合過程の研究(24570179)
【研究テーマ】生物物理学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】寺田 透 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (40359641)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / タンパク質 / リガンド / パスウェイ / マルチコピー・マルチスケール法 (他9件)
【概要】粗視化分子動力学シミュレーションを用いて、リガンドがタンパク質のリガンド結合ポケットに結合する過程を明らかにする方法を確立した。この方法を、リガンド結合ポケットの形状や物理化学的性質、リガンドの物理化学的性質が異なる多数のタンパク質・リガンドペアに適用した。この結果の比較から、リガンドは特定のパスウェイを経由してリガンド結合ポケットに入ることが示唆された。また、全原子モデルを用いてパスウェイを精密...
【総合理工】応用物理学：タンパク質ダイナミクス ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏分子クラウディング環境下における生体分子の機能的構造揺らぎの解析(17K19209)
【研究テーマ】生体分子化学およびその関連分野
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】分子クラウディング / 蛋白質ダイナミクス / 分子動力学シミュレーション / 溶液中性子散乱 / 溶液X戦散乱 (他13件)
【概要】細胞内環境は生体分子が混み合った分子クラウディング環境であり、近年、そのような環境下における蛋白質の機能は、従来用いられてきたin vitroの希薄溶液環境下のそれから大きな変調を受けることが指摘されている。分子クラウディング環境下における機能変調メカニズムを明らかにするためには、そのような環境下における蛋白質の構造揺らぎを可視化する必要が有るが、それを可能とする測定手法は存在しない。そこで、本研...
❏生体分子の機能発揮機構における水和構造の役割の解明(17H04854)
【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】生体分子 / 機能的構造変化 / 水和構造 / 溶媒和自由エネルギー / 分子動力学シミュレーション (他17件)
【概要】本研究の目的は、「蛋白質の構造変化過程における水和構造の役割の解明」である。この目的のためには、蛋白質の溶液中における構造アンサンブルを可視化し、そのアンサンブルの形成におけるすわい構造の自由エネルギー寄与を明らかにする必要がある。そのために、(1)実験とMDシミュレーションの統合的手法による蛋白質構造アンサンブル可視化法の開発を行い、さらに、(2)蛋白質構造変化に伴う溶媒和自由エネルギー変化の解...
【工学】機械工学：分子動力学専用計算機(MDGRADE=-2) ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏粗子化分子動力学シミュレーションによる相変化ダイナミクス(17760172)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (40306874)
【キーワード】分子動力学 / 粗子化 / 分子動力学専用計算機 / 相変化 / 液晶 (他7件)
【概要】17年度,18年度に引き続き液晶の粗子化分子動力学シミュレーションおよび原始レベルでの分子動力学シミュレーションを行った.粗子化分子動力学シミュレーションについては,平板間に挟まれた液晶の振る舞い,拡散係数などについてシステムサイズ依存性について大規模計算を行った.また,粗子化シミュレーションとの対応を見るために,昨年度からの続きで原始レベルでの分子動力学シミュレーションを行った.特に今年度は,5...
❏氷核活性細菌により促進される氷核生成の研究(14750144)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (40306874)
【キーワード】氷タンパク質 / 分子動力学シミュレーション / 分子動力学専用計算機(MDGRADE=-2) / 核生成 / 水素結合 (他9件)
【概要】氷核生成を活性化させる物質(過冷却解除剤)を用いた現象の理解のためには,氷核生成の微視的メカニズムの解明が必要である.本研究では,過冷却解除剤として氷核活性細菌に着目し,その細胞膜上にある氷核生成を促進する機能を持つタンパク質(ICE PROTEIN)の構造と核生成のメカニズムの関係を解明することを目的とする. 平成14年度は,氷タンパク質の機能を明らかにする目的から,タンパク質自身の2次構造の解...
【工学】プロセス・化学工学：クラスレート水和物 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏クラスレート水和物の相平衡条件の分子論的予測手法の開発(15H02222)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40306874)
【キーワード】クラスレート水和物 / 分子動力学シミュレーション / モンテカルロシミュレーション / 充填率 / 平衡条件 (他10件)
【概要】分子シミュレーションを用いて，メタンをはじめとした様々なゲスト分子に対応した相平衡条件の予測が可能となる計算方法を確立した．クラスレート水和物／水／ゲストの系において，温度・体積一定の分子動力学シミュレーションを用いて相平衡条件を求める直接的な方法を提案し，実験結果および先行研究と比較し，本研究の妥当性を示した．また，クラスレート水和物・ゲストの系から充填率を自動的に再現するギブスアンサンブル・モ...
❏ダブルハイドレート生成に関する熱工学的研究(エネルギー利用の新技術確立に向けて)(20246040)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】森 康彦 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (90051888)
【キーワード】クラスレート水和物 / ガスハイドレート / ダブルハイドレート / 天然ガス貯蔵 / エネルギー貯蔵 (他11件)
【概要】天然ガスの貯蔵・輸送や新しい冷凍システムの開発等,エネルギー利用に関する新技術の確立に向けて,クラスレート水和物(clathrate hydrates,以下"水和物"と略記)の生成に関する実験的・理論的研究を行なった.特に,分子サイズの異なるゲスト物質が水和物結晶内の異種ケージに区分して包接される"ダブルハイドレート(double hydrates)"の生成に焦点を...
【工学】移動現象および単位操作：核生成 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏分子動力学シミュレーションによる気相・液相核生成のナノスケール解析(20560198)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40306874)
【キーワード】核生成 / 分子動力学 / 気相 / 液相 / 分子動力学シミュレーション (他8件)
【概要】分子動力学シミュレーションを用いて気相からの液滴核生成および液相からの気泡核生成について研究を行った.気相からの液滴核生成については,水/硫酸および水/硫酸イオン/オキソニウムイオンについて計算を行い,核生成速度,液滴核の生成自由エネルギー,臨界核を見積もった.また,立方体のシードが入った系においても計算を行い,同様の解析を行った.液相からの気泡核生成については,2 種類の核生成速度の計算方法を提...
❏氷核活性細菌により促進される氷核生成の研究(14750144)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (40306874)
【キーワード】氷タンパク質 / 分子動力学シミュレーション / 分子動力学専用計算機(MDGRADE=-2) / 核生成 / 水素結合 (他9件)
【概要】氷核生成を活性化させる物質(過冷却解除剤)を用いた現象の理解のためには,氷核生成の微視的メカニズムの解明が必要である.本研究では,過冷却解除剤として氷核活性細菌に着目し,その細胞膜上にある氷核生成を促進する機能を持つタンパク質(ICE PROTEIN)の構造と核生成のメカニズムの関係を解明することを目的とする. 平成14年度は,氷タンパク質の機能を明らかにする目的から,タンパク質自身の2次構造の解...
❏分子動力学法によるクラスレート水和物の生成・分解過程の研究(12750170)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】奨励研究(A)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部, 専任講師 (40306874)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / メタンハイドレート / 記憶効果 / 分解過程 / 生成過程 (他6件)
【概要】天然ガスの貯蔵・輸送手段は現在LNGの形態で行われているが,安全面や経済的有利性からLNGに代わりクラスレートハイドレート(以下ハイドレートと略記)の形態での貯蔵・輸送が思案されている.分子スケールの構造からなるハイドレートを利用するには,非平衡下におけるハイドレートの分解・生成過程のメカニズムを微視的に理解する必要がある.本研究においては,NPT(N:粒子数 P:圧力 T:温度)一定の分子動力学...
【工学】総合工学：分子動力学法 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏高精度タンパク質構造モデリングおよび構造評価手法の開発(17500191)
【研究テーマ】生体生命情報学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】清水 謙多郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】生体生命情報学 / プロテオーム / 蛋白質構造予測 / 蛋白質構造精密化 / 蛋白質構造評価 (他11件)
【概要】タンパク質の詳細な機能の解析、酵素、薬剤設計などの応用には、全原子レベルの精度の高い構造予測(モデリング)が重要である。本研究では、ホモロジーモデリングなど、既存の構造予測手法で得られた構造に対して、重要な部位について重点的に予測精度を向上させることが目的とする高精度タンパク質構造モデリングシステムを開発した。本研究で開発した構造モデリング手法は、(1)局所構造情報を利用した側鎖モデリング、(2)...
❏炭素ナノチューブを用いた水素吸蔵技術の開発(13555050)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】丸山 茂夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90209700)
【キーワード】水素吸蔵 / カーボンナノチューブ / 分子動力学シミュレーション / 化学気相蒸着法 / 金属触媒 (他15件)
【概要】自動車用あるいはモバイル用燃料電池などの実用化に向けての最重要問題の一つである水素貯蔵に関して,単層カーボンナノチューブによる極めて優れた水素吸蔵を示す実験結果が報告された.そこで,本研究では分子動力学法シミュレーションと水素吸蔵の実験とを比較して,その可能性を探ることを計画した.ところが,本研究開始後に,極めて優れた特性を示す実験的な報告の多くが,実は,金属などの不純物を含みかつ極めて微量なサン...
❏動的資源管理機能を備えた大規模並列プログラミング環境の開発と計算化学への応用(11558029)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】清水 謙多郎 (清水 謙太郎) 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他13件)
【概要】本研究では、動的資源管理機能を備えた大規模並列システムのための並列プログラミング環境Parsleyを開発し、計算化学の諸問題に適用して、その有用性を実証した。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サプタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフ...
【工学】総合工学：溶融塩 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏溶融アルカリ水酸化物の中性子回折を主とした構造解析(63470008)
【研究テーマ】構造化学
【研究種目】一般研究(B)
【研究期間】1988 - 1989
【研究代表者】岡田 勲 東京工業大学, 総合理工学研究科, 教授 (60011582)
【キーワード】溶融塩 / 水酸化物 / 液体構造 / 中性子散乱 / ラマン散乱 (他10件)
【概要】1.本研究において新たに試作、開発した、ニッケル合金を耐食材料として採用した測定セルを用いて、溶融水酸化リチウムに対し、これまでの測定に加えさらに充分な統計量を有する中性子散乱測定を行った。この結果と、分子動力学計算とを相補的に用いることにより、溶融水酸化リチウムに対し、以下のような詳細構造を明らかにした。 (1)リチウムイオンは水酸化物イオンの酸素側、OH軸と115ﾟの方向に、酵素原子から1.9...
❏イオン性融体中の分子回転運動と電導との関連性(62540353)
【研究テーマ】構造化学
【研究種目】一般研究(C)
【研究期間】1987
【研究代表者】岡田 勲 東京工業大学, 総合理工, 教授 (60011582)
【キーワード】溶融塩 / 分子動物学シミュレーション / 溶融硝酸リチウム / 溶融硝酸ナトリウム / イオン伝導機構 (他7件)
【概要】1.溶解LiNO_3とNaNO_3のモル伝導度のあまり違わない理由は従来よく解釈できなかった. 我々は, これはこれら陽イオンのNO_3^-イオンに対する相対的位置が異なることに起因するものと予想し, 分子動力学シミュレーションを行なった. 用いる2体ポテンシャルは分子軌道法のab imitio計算によって求めたものと, 以前に経験的に求めたものの両者を用いた. Li+NO_3とNa-NO_3のポ...
【工学】総合工学：結晶成長 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏ダブルハイドレート生成に関する熱工学的研究(エネルギー利用の新技術確立に向けて)(20246040)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】森 康彦 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (90051888)
【キーワード】クラスレート水和物 / ガスハイドレート / ダブルハイドレート / 天然ガス貯蔵 / エネルギー貯蔵 (他11件)
【概要】天然ガスの貯蔵・輸送や新しい冷凍システムの開発等,エネルギー利用に関する新技術の確立に向けて,クラスレート水和物(clathrate hydrates,以下"水和物"と略記)の生成に関する実験的・理論的研究を行なった.特に,分子サイズの異なるゲスト物質が水和物結晶内の異種ケージに区分して包接される"ダブルハイドレート(double hydrates)"の生成に焦点を...
❏氷結晶の非等方的成長機構とパターン形成ダイナミクスに関する共同研究(10044049)
【研究テーマ】固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1998 - 1999
【研究代表者】古川 義純 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (20113623)
【キーワード】形態形成 / 氷結晶 / 形態不安定 / 拡散場 / マリンズ・セカーカ不安定 (他17件)
【概要】氷結晶の一方向成長実験を行い、界面と界面近傍のその場観察を行った。従来界面近傍での不純物濃度分布の直接観察は困難であったが、高精度の干渉計を使用することでこれが可能になった。その結果、界面での形態不安定の駆動力となっている組成的過冷却の存在が初めて実験的に検証され、本来線形定常理論であるMullins-Sekerka界面不安定理論が実測による界面臨界濃度を考慮することで、このような系にも適用できる...
【工学】総合工学：分子シミュレーション ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】ガラス転移
【研究期間】過冷却水
【研究代表者】高分子ガラス
【キーワード】フラジリティ
【概要】本研究では，分子シミュレーションを用いて，高分子気体分離膜内における気体の溶解・拡散過程を解析した．具体的には，固有微細孔性高分子の一つであるPIM-1と，PIM-1/シリカから成る有機・無機ハイブリッド膜を対象とし，膜内における二酸化炭素，メタン，窒素の溶解・拡散挙動を解析した．その結果，PIM-1/シリカ界面近傍に多くの気体分子が溶解し，溶解度係数が増加することが分かった．また，シリカが存在す...
❏アクアポリン6のアニオン透過メカニズムの解明(18K13517)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】山本 詠士 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (00779340)
【キーワード】アクアポリン / 分子動力学計算 / 分子透過 / 細胞膜 / 浸透圧 (他12件)
【概要】膜貫通タンパク質であるアクアポリンによる分子の選択的透過機構を分子レベルで明らかにするために，分子動力学シミュレーションを行った．アニオンチャネルとして知られるアクアポリン6は実験による立体構造の報告がないため，タンパク質立体構造予測法によって構造をモデル化した．モデル化したタンパク質構造の生体膜中における安定性をシミュレーションにより確認した．さらに，塩化物イオンの透過経路を特定し，イオン透過時...
❏分子論的に予言するガラス転移の劇的スローダウン：遷移状態と輸送特性(18H01188)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】金 鋼 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20442527)
【キーワード】ガラス転移 / 過冷却水 / 高分子ガラス / フラジリティ / ボゾンピーク (他12件)
【概要】ガラスの劇的スローダウンとは、ガラス形成物質の緩和時間が有限温度で発散的傾向を示すことを意味する。その温度依存性にはおおまかに2種類ありフラジリティという指標によって分類されてきた。フラジリティを理解することはガラス形成物質を分類する上で本質的であり、そこで水・高分子・シリカ・金属ガラスを対象にした分子動力学シミュレーションによる理論解析を展開し、個別各論的な研究を乗り越える俯瞰的な研究をおこなっ...
【工学】総合工学：分子動力学 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏タンパク質界面の複雑ダイナミクスの解析：機械学習とMD計算に基づく新手法の開拓(18K05025)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2018-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】山下 雄史 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (50615622)
【キーワード】分子動力学 / 機械学習 / シミュレーション / 分子動力学シミュレーション / 古典力学 (他11件)
【概要】機械学習技術の発展により、人工知能は画像認識やチェスや囲碁などの分野において人間の知能を凌駕するようになってきた。近年、AlphaFoldのような先進的なタンパク質構造予測技術においても、機械学習が中心的な役割を担っている。本研究では、こうした機械学習技術を分子科学に導入することによって、タンパク質間に見られる重要なダイナミクス現象を解き明かしていくことを目指している。 これまでの研究で、基本的な...
❏生命科学・創薬科学を指向した分子ダイナミクス分類理論の構築(15KT0103)
【研究テーマ】連携探索型数理科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-07-10 - 2020-03-31
【研究代表者】山下 雄史 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (50615622)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / 分子生物学 / 数理科学 / 計算幾何学 / 時系列解析 (他17件)
【概要】計算機が進歩したことで、近年、生体分子の分子動力学シミュレーションを大規模におこなうことができるようになった。本研究では、分子動力学シミュレーションから数理科学的手法でダイナミクスの様々な特徴を抽出する手法を考案した。例えば、skeletal coreの概念を使うことで、解析の中で見かけの運動が現れてしまう効果を抑えることができるようになった。また、特異スペクトル変換法をおこなうことで運動の変化を...
❏クラスレート水和物の相平衡条件の分子論的予測手法の開発(15H02222)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40306874)
【キーワード】クラスレート水和物 / 分子動力学シミュレーション / モンテカルロシミュレーション / 充填率 / 平衡条件 (他10件)
【概要】分子シミュレーションを用いて，メタンをはじめとした様々なゲスト分子に対応した相平衡条件の予測が可能となる計算方法を確立した．クラスレート水和物／水／ゲストの系において，温度・体積一定の分子動力学シミュレーションを用いて相平衡条件を求める直接的な方法を提案し，実験結果および先行研究と比較し，本研究の妥当性を示した．また，クラスレート水和物・ゲストの系から充填率を自動的に再現するギブスアンサンブル・モ...
【工学】総合工学：並列計算 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏動的資源管理機能を備えた大規模並列プログラミング環境の開発と計算化学への応用(11558029)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】清水 謙多郎 (清水 謙太郎) 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他13件)
【概要】本研究では、動的資源管理機能を備えた大規模並列システムのための並列プログラミング環境Parsleyを開発し、計算化学の諸問題に適用して、その有用性を実証した。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サプタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフ...
❏大規模並列システムのための効率的なプロセッサ割当て方針に関する研究(10680336)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】清水 謙多郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他14件)
【概要】本研究では、並列計算を基本ソフトウェアのレベルから支援するためシステムParsleyと、その上で動作する分子動力学計算の並列プログラムの開発を行った。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サブタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフが形成さ...
【工学】総合工学：カーボンナノチューブ ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏淡水化のための新規透過膜の構造に関する分子論的研究(25630070)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40306874)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / 淡水化 / カーボンナノチューブ / アクアポリン / 分子動力学 (他11件)
【概要】細胞の内外を分ける細胞膜内に存在するタンパク質であるアクアポリンは，水分子のみを透過する特殊な分子である．この分子の特徴を研究し，カーボンナノチューブを用いて淡水化のための新規透過膜について研究を行った．アクアポリン内部のアミノ酸間の距離のゆらぎを解析した結果，1/fゆらぎであることを示した．またカーボンナノチューブを用いた系においては，電場を印可することにより水のみの系ではカーボンナノチューブ内...
❏炭素ナノチューブを用いた水素吸蔵技術の開発(13555050)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2001 - 2003
【研究代表者】丸山 茂夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90209700)
【キーワード】水素吸蔵 / カーボンナノチューブ / 分子動力学シミュレーション / 化学気相蒸着法 / 金属触媒 (他15件)
【概要】自動車用あるいはモバイル用燃料電池などの実用化に向けての最重要問題の一つである水素貯蔵に関して,単層カーボンナノチューブによる極めて優れた水素吸蔵を示す実験結果が報告された.そこで,本研究では分子動力学法シミュレーションと水素吸蔵の実験とを比較して,その可能性を探ることを計画した.ところが,本研究開始後に,極めて優れた特性を示す実験的な報告の多くが,実は,金属などの不純物を含みかつ極めて微量なサン...
【工学】総合工学：シミュレーション ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏ゲノムジャンク領域にコードされる機能ペプチドの制御機構の情報学的推定と実験的検証(21K12107)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】福吉 修一 金沢大学, 薬学系, 講師 (10456410)
【キーワード】リボソーム / uORF / 分子動力学シミュレーション / 粗視化モデル / 翻訳制御 (他7件)
【概要】今年度は、ヒトゲノムにおける非翻訳領域による生理活性機構の全貌解明を目的とし、翻訳に関わるリボソームが、メッセンジャーRNA上の非コード領域の上流にあるORF（uORF）を翻訳する際の挙動を検討するため、80Sリボソームの構造情報解析を中心とした研究を行った。今年度の補助金は、主にこの研究を遂行するための計算機部品の購入に当てられた。 ・別用途で使用していたコンピュータ（Ryzen Threadr...
❏タンパク質界面の複雑ダイナミクスの解析：機械学習とMD計算に基づく新手法の開拓(18K05025)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2018-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】山下 雄史 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (50615622)
【キーワード】分子動力学 / 機械学習 / シミュレーション / 分子動力学シミュレーション / 古典力学 (他11件)
【概要】機械学習技術の発展により、人工知能は画像認識やチェスや囲碁などの分野において人間の知能を凌駕するようになってきた。近年、AlphaFoldのような先進的なタンパク質構造予測技術においても、機械学習が中心的な役割を担っている。本研究では、こうした機械学習技術を分子科学に導入することによって、タンパク質間に見られる重要なダイナミクス現象を解き明かしていくことを目指している。 これまでの研究で、基本的な...
❏Ｘ線自由電子レーザーを用いた非結晶サブミクロン粒子のナノメートル分解能構造解析(24654140)
【研究テーマ】生物物理・化学物理
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】中迫 雅由 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30227764)
【キーワード】コヒーレントＸ線回折イメージング / Ｘ線自由電子レーザー / 三次元再構成 / 非結晶粒子 / ナノ構造 (他14件)
【概要】コヒーレントＸ線回折顕微鏡法は、レンズが不要なイメージング手法であり、Ｘ線自由電子レーザーの持つ強度と空間コヒーレンスの両方を活用することで、結晶化が原理的に不可能または極めて困難な巨大分子・粒子やその集合体などの構造解析に適用できるものと期待されている。本研究では、将来的な分子構造解析の可能性の検討、データ処理や構造解析の新しい方法の提案を行って、結晶化が困難な粒子の構造解析の理論およびソフトウ...
【総合生物】生体分子化学：溶液X線散乱 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏分子クラウディング環境下における生体分子の機能的構造揺らぎの解析(17K19209)
【研究テーマ】生体分子化学およびその関連分野
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】分子クラウディング / 蛋白質ダイナミクス / 分子動力学シミュレーション / 溶液中性子散乱 / 溶液X戦散乱 (他13件)
【概要】細胞内環境は生体分子が混み合った分子クラウディング環境であり、近年、そのような環境下における蛋白質の機能は、従来用いられてきたin vitroの希薄溶液環境下のそれから大きな変調を受けることが指摘されている。分子クラウディング環境下における機能変調メカニズムを明らかにするためには、そのような環境下における蛋白質の構造揺らぎを可視化する必要が有るが、それを可能とする測定手法は存在しない。そこで、本研...
❏生体分子の機能発揮機構における水和構造の役割の解明(17H04854)
【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】生体分子 / 機能的構造変化 / 水和構造 / 溶媒和自由エネルギー / 分子動力学シミュレーション (他17件)
【概要】本研究の目的は、「蛋白質の構造変化過程における水和構造の役割の解明」である。この目的のためには、蛋白質の溶液中における構造アンサンブルを可視化し、そのアンサンブルの形成におけるすわい構造の自由エネルギー寄与を明らかにする必要がある。そのために、(1)実験とMDシミュレーションの統合的手法による蛋白質構造アンサンブル可視化法の開発を行い、さらに、(2)蛋白質構造変化に伴う溶媒和自由エネルギー変化の解...
【総合生物】神経科学：リボソーム ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏ゲノムジャンク領域にコードされる機能ペプチドの制御機構の情報学的推定と実験的検証(21K12107)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】福吉 修一 金沢大学, 薬学系, 講師 (10456410)
【キーワード】リボソーム / uORF / 分子動力学シミュレーション / 粗視化モデル / 翻訳制御 (他7件)
【概要】今年度は、ヒトゲノムにおける非翻訳領域による生理活性機構の全貌解明を目的とし、翻訳に関わるリボソームが、メッセンジャーRNA上の非コード領域の上流にあるORF（uORF）を翻訳する際の挙動を検討するため、80Sリボソームの構造情報解析を中心とした研究を行った。今年度の補助金は、主にこの研究を遂行するための計算機部品の購入に当てられた。 ・別用途で使用していたコンピュータ（Ryzen Threadr...
❏Ｘ線自由電子レーザーを用いた非結晶サブミクロン粒子のナノメートル分解能構造解析(24654140)
【研究テーマ】生物物理・化学物理
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】中迫 雅由 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30227764)
【キーワード】コヒーレントＸ線回折イメージング / Ｘ線自由電子レーザー / 三次元再構成 / 非結晶粒子 / ナノ構造 (他14件)
【概要】コヒーレントＸ線回折顕微鏡法は、レンズが不要なイメージング手法であり、Ｘ線自由電子レーザーの持つ強度と空間コヒーレンスの両方を活用することで、結晶化が原理的に不可能または極めて困難な巨大分子・粒子やその集合体などの構造解析に適用できるものと期待されている。本研究では、将来的な分子構造解析の可能性の検討、データ処理や構造解析の新しい方法の提案を行って、結晶化が困難な粒子の構造解析の理論およびソフトウ...
【医歯薬学】内科系臨床医学：細胞膜 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏生体膜上における膜結合タンパク質のマルチドメイン動態の解明(22K06171)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2022-04-01 - 2025-03-31
【研究代表者】山本 詠士 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (00779340)
【キーワード】膜結合タンパク質 / 細胞膜 / 分子動力学シミュレーション
【概要】
❏アクアポリン6のアニオン透過メカニズムの解明(18K13517)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】山本 詠士 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (00779340)
【キーワード】アクアポリン / 分子動力学計算 / 分子透過 / 細胞膜 / 浸透圧 (他12件)
【概要】膜貫通タンパク質であるアクアポリンによる分子の選択的透過機構を分子レベルで明らかにするために，分子動力学シミュレーションを行った．アニオンチャネルとして知られるアクアポリン6は実験による立体構造の報告がないため，タンパク質立体構造予測法によって構造をモデル化した．モデル化したタンパク質構造の生体膜中における安定性をシミュレーションにより確認した．さらに，塩化物イオンの透過経路を特定し，イオン透過時...
【医歯薬学】社会医学：生体生命情報学 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏熱帯病治療薬開発に向けた新薬開発高度化(25870222)
【研究テーマ】生命・健康・医療情報学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】関嶋 政和 東京工業大学, 学術国際情報センター, 准教授 (80371053)
【キーワード】創薬 / ハイパフォーマンスコンピューティング / 生体生命情報学 / バイオインフォマティクス / ケモインフォマティクス (他8件)
【概要】シャーガス病・アフリカ睡眠病・リーシュマニア症等のトリパノソーマ症は、WHOに指定される顧みられない熱帯病であり寄生性の原虫であるTrypanosomaによって引き起こされる人獣共通感染症である。我々は、トリパノソーマ症の治療薬候補の探索を目指して、スペルミジン合成酵素(SRM)に着目し、分子動力学シミュレーションとドッキングシミュレーションにより、化合物を選択し、Trypanosoma cruz...
❏高精度タンパク質構造モデリングおよび構造評価手法の開発(17500191)
【研究テーマ】生体生命情報学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】清水 謙多郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】生体生命情報学 / プロテオーム / 蛋白質構造予測 / 蛋白質構造精密化 / 蛋白質構造評価 (他11件)
【概要】タンパク質の詳細な機能の解析、酵素、薬剤設計などの応用には、全原子レベルの精度の高い構造予測(モデリング)が重要である。本研究では、ホモロジーモデリングなど、既存の構造予測手法で得られた構造に対して、重要な部位について重点的に予測精度を向上させることが目的とする高精度タンパク質構造モデリングシステムを開発した。本研究で開発した構造モデリング手法は、(1)局所構造情報を利用した側鎖モデリング、(2)...
【医歯薬学】歯学：バイオインフォマテイクス ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏熱帯病治療薬開発に向けた新薬開発高度化(25870222)
【研究テーマ】生命・健康・医療情報学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】関嶋 政和 東京工業大学, 学術国際情報センター, 准教授 (80371053)
【キーワード】創薬 / ハイパフォーマンスコンピューティング / 生体生命情報学 / バイオインフォマティクス / ケモインフォマティクス (他8件)
【概要】シャーガス病・アフリカ睡眠病・リーシュマニア症等のトリパノソーマ症は、WHOに指定される顧みられない熱帯病であり寄生性の原虫であるTrypanosomaによって引き起こされる人獣共通感染症である。我々は、トリパノソーマ症の治療薬候補の探索を目指して、スペルミジン合成酵素(SRM)に着目し、分子動力学シミュレーションとドッキングシミュレーションにより、化合物を選択し、Trypanosoma cruz...
❏自由エネルギー地形解析による異常プリオンタンパク質のフォールディング原理の解明(19700279)
【研究テーマ】生体生命情報学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】関嶋 政和 独立行政法人産業技術総合研究所, 生命情報工学研究センター, 研究員 (80371053)
【キーワード】コンピュータシミュレーション / 生命情報工学 / 分子動力学シミュレーション / タンパク質 / 隠れマルコフモデル (他8件)
【概要】大規模シミュレーションを実行することで、慣性半径(Rg, Radius of gyration)と初期構造からのRMSD (Root Mean Square Deviation)に対しての自由エネルギー地形を求め、マウスとウシのプリオンタンパク質に自由エネルギー最小な状態の他に、構造転換の中間状態となり得る準安定状態が存在することを示した。 ...
【医歯薬学】薬学：リガンド ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏リガンド結合パスウェイ仮説の理論的検証(15K07021)
【研究テーマ】生物物理学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】寺田 透 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (40359641)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / タンパク質 / リガンド / パスウェイ / 粗視化モデル (他14件)
【概要】タンパク質の周囲にリガンドをランダムに配置し、リガンドのタンパク質への結合過程を追跡する粗視化分子動力学シミュレーションを多数回実施し、このトラジェクトリからマルコフ状態モデルを構築した。さらに、transition path theoryに基づき、マルコフ状態モデルから遷移状態とリガンド結合パスウェイを求めた。その結果、遷移状態は基質ポケットの縁に存在し、寄与の大きなパスウェイは、タンパク質表面...
❏マルチスケールシミュレーションによるタンパク質へのリガンド結合過程の研究(24570179)
【研究テーマ】生物物理学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】寺田 透 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (40359641)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / タンパク質 / リガンド / パスウェイ / マルチコピー・マルチスケール法 (他9件)
【概要】粗視化分子動力学シミュレーションを用いて、リガンドがタンパク質のリガンド結合ポケットに結合する過程を明らかにする方法を確立した。この方法を、リガンド結合ポケットの形状や物理化学的性質、リガンドの物理化学的性質が異なる多数のタンパク質・リガンドペアに適用した。この結果の比較から、リガンドは特定のパスウェイを経由してリガンド結合ポケットに入ることが示唆された。また、全原子モデルを用いてパスウェイを精密...
【医歯薬学】薬学：フォールデイング ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏自由エネルギー地形解析による異常プリオンタンパク質のフォールディング原理の解明(19700279)
【研究テーマ】生体生命情報学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】関嶋 政和 独立行政法人産業技術総合研究所, 生命情報工学研究センター, 研究員 (80371053)
【キーワード】コンピュータシミュレーション / 生命情報工学 / 分子動力学シミュレーション / タンパク質 / 隠れマルコフモデル (他8件)
【概要】大規模シミュレーションを実行することで、慣性半径(Rg, Radius of gyration)と初期構造からのRMSD (Root Mean Square Deviation)に対しての自由エネルギー地形を求め、マウスとウシのプリオンタンパク質に自由エネルギー最小な状態の他に、構造転換の中間状態となり得る準安定状態が存在することを示した。 ...
❏高圧温度ジャンプ法と計算機シミュレーションによるタンパク質フォールディング研究(12480197)
【研究テーマ】生物物理学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2000 - 2002
【研究代表者】桑島 邦博 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (70091444)
【キーワード】フォールディング / 温度ジャンプ法 / 分子動力学 / スタフィロコッカル・ヌクレアーゼ / α-ラクトアルブミン (他13件)
【概要】蛋白質フォールディング機構解明を目指して、以下の二点に関する研究を行った。(1)球状蛋白質の巻き戻り速度過程をマイクロ秒からミリ秒の時間域で追跡することを目的として、高圧条件下でのジュール熱方式温度ジャンプ装置を開発、装置の性能を改良、検討した。(2)蛋白質のフォールディング過程の原子レベルでの記述を目的として、分子動力学法による高温下(400〜600K)でのアンフォールディング・シミュレーション...
【医歯薬学】薬学：分子動力学計算 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏アクアポリン6のアニオン透過メカニズムの解明(18K13517)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】山本 詠士 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (00779340)
【キーワード】アクアポリン / 分子動力学計算 / 分子透過 / 細胞膜 / 浸透圧 (他12件)
【概要】膜貫通タンパク質であるアクアポリンによる分子の選択的透過機構を分子レベルで明らかにするために，分子動力学シミュレーションを行った．アニオンチャネルとして知られるアクアポリン6は実験による立体構造の報告がないため，タンパク質立体構造予測法によって構造をモデル化した．モデル化したタンパク質構造の生体膜中における安定性をシミュレーションにより確認した．さらに，塩化物イオンの透過経路を特定し，イオン透過時...
❏時間分解蛍光測定によるタンパク質内部運動と協奏する水和構造変化の解析(22244054)
【研究テーマ】生物物理・化学物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】中迫 雅由 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30227764)
【キーワード】タンパク質水和 / 水和構造 / 分子動力学シミュレーション / 蛍光分光 / 和周波測定 (他31件)
【概要】生命活動の素過程を担うタンパク質分子は水環境において構造形成し機能する。何故水環境を必要とするのかを理解するには、タンパク質表面での水分子の運動をピコ秒時間分解能と原子分解能で探る必要がある。本研究では、タンパク質からの時間分解蛍光測定装置を開発しながら、特徴的なドメイン運動を行うタンパク質について、その運動の原因となっている水和構造変化を蛍光測定、結晶構造解析などの実験と大規模な分子動力学シミュ...
❏動的資源管理機能を備えた大規模並列プログラミング環境の開発と計算化学への応用(11558029)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】清水 謙多郎 (清水 謙太郎) 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他13件)
【概要】本研究では、動的資源管理機能を備えた大規模並列システムのための並列プログラミング環境Parsleyを開発し、計算化学の諸問題に適用して、その有用性を実証した。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サプタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフ...
【医歯薬学】薬学：生体分子 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏生体分子の機能発揮機構における水和構造の役割の解明(17H04854)
【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】生体分子 / 機能的構造変化 / 水和構造 / 溶媒和自由エネルギー / 分子動力学シミュレーション (他17件)
【概要】本研究の目的は、「蛋白質の構造変化過程における水和構造の役割の解明」である。この目的のためには、蛋白質の溶液中における構造アンサンブルを可視化し、そのアンサンブルの形成におけるすわい構造の自由エネルギー寄与を明らかにする必要がある。そのために、(1)実験とMDシミュレーションの統合的手法による蛋白質構造アンサンブル可視化法の開発を行い、さらに、(2)蛋白質構造変化に伴う溶媒和自由エネルギー変化の解...
❏生命科学・創薬科学を指向した分子ダイナミクス分類理論の構築(15KT0103)
【研究テーマ】連携探索型数理科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-07-10 - 2020-03-31
【研究代表者】山下 雄史 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (50615622)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / 分子生物学 / 数理科学 / 計算幾何学 / 時系列解析 (他17件)
【概要】計算機が進歩したことで、近年、生体分子の分子動力学シミュレーションを大規模におこなうことができるようになった。本研究では、分子動力学シミュレーションから数理科学的手法でダイナミクスの様々な特徴を抽出する手法を考案した。例えば、skeletal coreの概念を使うことで、解析の中で見かけの運動が現れてしまう効果を抑えることができるようになった。また、特異スペクトル変換法をおこなうことで運動の変化を...
❏生体分子構造およびに生体分子間相互作用の安定化における水分子の役割の解明(26800227)
【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (90589821)
【キーワード】生体分子 / 機能的構造揺らぎ / 水和構造 / 水素結合ネットワーク / 分子動力学シミュレーション (他9件)
【概要】本研究では、生命に不可欠な水が蛋白質の機能的運動にどのような役割を果たすかを明らかにするために、分子動力学(MD)シミュレーションと構造解析実験を組み合わせながら、酵素蛋白質グルタミン酸脱水素酵素(GDH)が基質を捉える運動と水和構造変化の相関を調べた。その結果、GDHの機能的運動がその表面での水分子の脱離・吸着で制御されていることを見出した。 さらに、X線結晶構造解析で観察された水和構造を原子レ...
【医歯薬学】薬学：計算化学 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏動的資源管理機能を備えた大規模並列プログラミング環境の開発と計算化学への応用(11558029)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1999 - 2001
【研究代表者】清水 謙多郎 (清水 謙太郎) 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他13件)
【概要】本研究では、動的資源管理機能を備えた大規模並列システムのための並列プログラミング環境Parsleyを開発し、計算化学の諸問題に適用して、その有用性を実証した。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サプタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフ...
❏大規模並列システムのための効率的なプロセッサ割当て方針に関する研究(10680336)
【研究テーマ】計算機科学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】1998 - 2000
【研究代表者】清水 謙多郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (80178970)
【キーワード】並列計算 / 並列プログラミング環境 / MPI / プロセッサ割当て / スケジューリング (他14件)
【概要】本研究では、並列計算を基本ソフトウェアのレベルから支援するためシステムParsleyと、その上で動作する分子動力学計算の並列プログラムの開発を行った。Parsleyでは、アプリケーションプログラムは並列処理可能な部分問題(サブタスクと呼ぶ)に分割され、それらを単位としてプロセッサが割り当てられ実行される。サブタスク間には、実行の先行制約が依存関係として定義され、それとともにサブタスクグラフが形成さ...
【医歯薬学】薬学：タンパク質 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏水素結合の方向性を厳密に取り扱った高信頼度な蛋白質分子力場の開発(21K03489)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】蛋白質 / 構造アンサンブル / 分子力場 / 分子動力学シミュレーション / 蛋白質分子力場 (他6件)
【概要】本研究課題は、申請者が開発してきた多点電荷原子モデルを導入した分子力場を電荷分布と共有結合項の両方に関して最適化を行うことで、水素結合を正しく取り扱い、かつ生体分子構造に関する実験データを再現できる分子力場を開発することを目的としている。分子力場を検証できる実験データとして最適なものは、蛋白質の構造アンサンブルに関する情報を与えてくれるものである。そのような実験手法としては溶液X戦散乱（SAXS）...
❏タンパク質界面の複雑ダイナミクスの解析：機械学習とMD計算に基づく新手法の開拓(18K05025)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2018-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】山下 雄史 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (50615622)
【キーワード】分子動力学 / 機械学習 / シミュレーション / 分子動力学シミュレーション / 古典力学 (他11件)
【概要】機械学習技術の発展により、人工知能は画像認識やチェスや囲碁などの分野において人間の知能を凌駕するようになってきた。近年、AlphaFoldのような先進的なタンパク質構造予測技術においても、機械学習が中心的な役割を担っている。本研究では、こうした機械学習技術を分子科学に導入することによって、タンパク質間に見られる重要なダイナミクス現象を解き明かしていくことを目指している。 これまでの研究で、基本的な...
❏生体分子の機能発揮機構における水和構造の役割の解明(17H04854)
【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】生体分子 / 機能的構造変化 / 水和構造 / 溶媒和自由エネルギー / 分子動力学シミュレーション (他17件)
【概要】本研究の目的は、「蛋白質の構造変化過程における水和構造の役割の解明」である。この目的のためには、蛋白質の溶液中における構造アンサンブルを可視化し、そのアンサンブルの形成におけるすわい構造の自由エネルギー寄与を明らかにする必要がある。そのために、(1)実験とMDシミュレーションの統合的手法による蛋白質構造アンサンブル可視化法の開発を行い、さらに、(2)蛋白質構造変化に伴う溶媒和自由エネルギー変化の解...
【医歯薬学】薬学：水素結合 ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏水素結合の方向性を厳密に取り扱った高信頼度な蛋白質分子力場の開発(21K03489)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821)
【キーワード】蛋白質 / 構造アンサンブル / 分子力場 / 分子動力学シミュレーション / 蛋白質分子力場 (他6件)
【概要】本研究課題は、申請者が開発してきた多点電荷原子モデルを導入した分子力場を電荷分布と共有結合項の両方に関して最適化を行うことで、水素結合を正しく取り扱い、かつ生体分子構造に関する実験データを再現できる分子力場を開発することを目的としている。分子力場を検証できる実験データとして最適なものは、蛋白質の構造アンサンブルに関する情報を与えてくれるものである。そのような実験手法としては溶液X戦散乱（SAXS）...
❏時間分解蛍光測定によるタンパク質内部運動と協奏する水和構造変化の解析(22244054)
【研究テーマ】生物物理・化学物理
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】中迫 雅由 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30227764)
【キーワード】タンパク質水和 / 水和構造 / 分子動力学シミュレーション / 蛍光分光 / 和周波測定 (他31件)
【概要】生命活動の素過程を担うタンパク質分子は水環境において構造形成し機能する。何故水環境を必要とするのかを理解するには、タンパク質表面での水分子の運動をピコ秒時間分解能と原子分解能で探る必要がある。本研究では、タンパク質からの時間分解蛍光測定装置を開発しながら、特徴的なドメイン運動を行うタンパク質について、その運動の原因となっている水和構造変化を蛍光測定、結晶構造解析などの実験と大規模な分子動力学シミュ...
❏氷核活性細菌により促進される氷核生成の研究(14750144)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (40306874)
【キーワード】氷タンパク質 / 分子動力学シミュレーション / 分子動力学専用計算機(MDGRADE=-2) / 核生成 / 水素結合 (他9件)
【概要】氷核生成を活性化させる物質(過冷却解除剤)を用いた現象の理解のためには,氷核生成の微視的メカニズムの解明が必要である.本研究では,過冷却解除剤として氷核活性細菌に着目し,その細胞膜上にある氷核生成を促進する機能を持つタンパク質(ICE PROTEIN)の構造と核生成のメカニズムの関係を解明することを目的とする. 平成14年度は,氷タンパク質の機能を明らかにする目的から,タンパク質自身の2次構造の解...
【医歯薬学】薬学：アクアポリン ／分子動力学シミュレーションを含む研究件
❏アクアポリン6のアニオン透過メカニズムの解明(18K13517)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】山本 詠士 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (00779340)
【キーワード】アクアポリン / 分子動力学計算 / 分子透過 / 細胞膜 / 浸透圧 (他12件)
【概要】膜貫通タンパク質であるアクアポリンによる分子の選択的透過機構を分子レベルで明らかにするために，分子動力学シミュレーションを行った．アニオンチャネルとして知られるアクアポリン6は実験による立体構造の報告がないため，タンパク質立体構造予測法によって構造をモデル化した．モデル化したタンパク質構造の生体膜中における安定性をシミュレーションにより確認した．さらに，塩化物イオンの透過経路を特定し，イオン透過時...
❏淡水化のための新規透過膜の構造に関する分子論的研究(25630070)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40306874)
【キーワード】分子動力学シミュレーション / 淡水化 / カーボンナノチューブ / アクアポリン / 分子動力学 (他11件)
【概要】細胞の内外を分ける細胞膜内に存在するタンパク質であるアクアポリンは，水分子のみを透過する特殊な分子である．この分子の特徴を研究し，カーボンナノチューブを用いて淡水化のための新規透過膜について研究を行った．アクアポリン内部のアミノ酸間の距離のゆらぎを解析した結果，1/fゆらぎであることを示した．またカーボンナノチューブを用いた系においては，電場を印可することにより水のみの系ではカーボンナノチューブ内...
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