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タンパク質-科学物質相互作用解析
Quantum Molecular Interaction Analysis





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量子論に基づいたタンパク質と化学物質との相互作用をin silico で
解析するシステムを開発し、医薬品等の効率的な分子設計を可能にする

ゲノム(すべての遺伝子とすべての遺伝子間領域を含む、細胞の全DNAの内容)の解析が急速に進展している現在、ゲノム情報を有効に活用し、医薬品の開発等に結びつけることは極めて重要な課題である。

DNAや主要な遺伝子産物であるタンパク質は、いずれも巨大分子系であるが、その振る舞いは低分子の場合と同じく非相対論的量子力学で精度よく近似できる。これまでDNAやタンパク質といった生体高分子の機能を分子計算で解析するには、分子を構成する原子の間に働く力を古典的なポテンシャル関数(力場)で近似した、分子力場法や分子動力学法が用いられてきた。しかしながら分子間の相互作用は古典的力場関数では精度よく記述できない場合が多く、第一原理(量子力学)に基づいた巨大分子計算手法の実現が待たれていた。

量子論に基づいた、タンパク質(受容体タンパク質等)と化学物質(リガンド分子)との分子間相互作用をin silicoで解析するシステムを提供し、タンパク質-化学物質間の相互作用エネルギーを高精度で予測することにより、医薬品等の効率的な分子設計を可能にすることを目的とする。

タンパク質-化学物質相互作用解析システムは概念図に示したように、4つのサブシステムから構成される。
1) In silico詳細スクリーニング (BioStation Dock)
分子間相互作用解析用力場およびレプリカ交換法を用いたin silicoスクリーニング
2) Ab initio FMO法による相互作用解析 (ABINIT-MP)
量子論に基づいた受容体-リガンド分子の結合エネルギーの予測および相互作用解析
3) 標的データベース (Target DB)
医薬品を中心としたリガンド分子、およびリガンド分子の標的となる生体分子(受容体タンパク質等)の情報に関する統合データベース
4) Javaによる統合 (BioStation, BioStation Viewer)
JavaおよびJava3Dを用いた、入力データの作成、計算結果の可視化および解析のための統合環境



Image1
タンパク質-化学物質相互作用解析システムの概念図


Image2
Ab initio FMO法による相互作用解析


Image3
標的データベースのイメージ

     






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