分子機能シミュレーション研究チーム|理化学研究所 生命機能科学研究センター(BDR)

分子機能シミュレーション研究チーム

チームリーダー

杉田 有治D.Sci.

研究内容

当チームでは分子動力法やブラウン運動法などを用いて、1)細胞環境を考慮したタンパク質の動的構造を理解すること、2)生体超分子複合体を含む大規模な生体分子系のモデリングを行うことを目指した研究を行っています。これらを実現するために、QBiCあるいはその他機関の実験グループと密接に連携しています。さらに、「京」などのペタフロップス級の演算性能をもつスーパーコンピュータを駆使した大規模分子動力学シミュレーションを行うとともに、粗視化された分子モデルを用いたシミュレーションやモデリングの開発も行っています。

研究テーマ

  • 細胞内分子混雑環境でのタンパク質と水の構造とダイナミクス
  • タンパク質大規模構造変化のシミュレーションと実験データの解析
  • ブラウン運動シミュレーションを用いた長時間ダイナミクス

主要論文

  • Ando T, Yu I, Feig M, Sugita Y.
    Thermodynamics of Macromolecular Association in Heterogeneous Crowding Environments: Theoretical and Simulation Studies with a Simplified Model.
    Journal of Physical Chemistry B 120(46). 11856-11865 (2016) doi : 10.1021/acs.jpcb.6b06243
  • Yu I, Mori T, Ando T, et al.
    Biomolecular interactions modulate macromolecular structure and dynamics in atomistic model of a bacterial cytoplasm.
    Elife 5. e19274 (2016) doi : 10.7554/eLife.19274
  • Feig M, Harada R, Mori T, et al.
    Complete atomistic model of a bacterial cytoplasm for integrating physics, biochemistry, and systems biology.
    Journal of Molecular Graphics and Modelling 58. 1-9 (2015) doi : 10.1016/j.jmgm.2015.02.004
  • Miyashita N, Re S, Sugita Y.
    REIN: Replica-Exchange INterface for Simulating Protein Dynamics and Function.
    International Journal of Quantum Chemistry 115(5). 325-332 (2015) doi : 10.1002/qua.24785
  • Li PC, Miyashita N, Im W, et al.
    Multidimensional Umbrella Sampling and Replica-Exchange Molecular Dynamics Simulations for Structure Prediction of Transmembrane Helix Dimers.
    Journal of Computational Chemistry 35(4). 300-308 (2014) doi : 10.1002/jcc.23494
  • Mori T, Jung J, Sugita Y.
    Surface-Tension Replica-Exchange Molecular Dynamics Method for Enhanced Sampling of Biological Membrane Systems.
    Journal of Chemical Theory and Computation 9(12). 5629-5640 (2013) doi : 10.1021/ct400445k
  • Feig M, Sugita Y.
    Reaching new levels of realism in modeling biological macromolecules in cellular environments.
    Journal of Molecular Graphics and Modelling 45. 144-156 (2013) doi : 10.1016/j.jmgm.2013.08.017
  • Harada R, Tochio N, Kigawa T, et al.
    Reduced Native State Stability in Crowded Cellular Environment Due to Protein-Protein Interactions.
    Journal of the American Chemical Society 135(9). 3696-3701 (2013) doi : 10.1021/ja3126992
  • Kajikawa M, Li PC, Goto E, et al.
    The Intertransmembrane Region of Kaposi's Sarcoma-Associated Herpesvirus Modulator of Immune Recognition 2 Contributes to B7-2 Downregulation.
    Journal of Virology 86(9). 5288-5296 (2012) doi : 10.1128/jvi.00219-12
  • Harada R, Sugita Y, Feig M.
    Protein Crowding Affects Hydration Structure and Dynamics.
    Journal of the American Chemical Society 134(10). 4842-4849 (2012) doi : 10.1021/ja211115q