2025/04/30 更新

写真a

イケグチ ミツノリ
池口 満徳
Mitsunori Ikeguchi
所属
生命医科学研究科 生命医科学専攻 教授
理学部 理学科
生命医科学研究科 研究科長
職名
教授
プロフィール

タンパク質など生体系の分子シミュレーションを専門にして研究をしている。標的タンパク質の立体構造ベースにしたインシリコ創薬の研究も行い、生命系のハイ・パフォーマンス・コンピューティング(HPC)の分野で活動を行っている。

外部リンク

学位

  • 博士(農学) ( 東京大学 )

研究キーワード

  • 分子シミュレーション

  • バイオインフォマティクス

  • 生物物理学

研究分野

  • 情報通信 / 生命、健康、医療情報学

  • 自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理

  • ライフサイエンス / 生物物理学

学歴

  • 東京大学   農学系研究科   応用生命工学専攻

    - 1994年

      詳細を見る

    国名: 日本国

    researchmap

  • 東京大学   工学部   計数工学科

    - 1989年

      詳細を見る

    国名: 日本国

    researchmap

経歴

  • 東京大学農学部助手

      詳細を見る

  • 横浜市立大学 国際総合科学部 生命医科学コース 生命医科学研究科生命医科学専攻   教授

      詳細を見る

所属学協会

論文

  • Machine learning to estimate the local quality of protein crystal structures 査読

    Ikuko Miyaguchi, Miwa Sato, Akiko Kashima, Hiroyuki Nakagawa, Yuichi Kokabu, Biao Ma, Shigeyuki Matsumoto, Atsushi Tokuhisa, Masateru Ohta, Mitsunori Ikeguchi

    Scientific Reports   11 ( 1 )   2021年12月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Low-resolution electron density maps can pose a major obstacle in the determination and use of protein structures. Herein, we describe a novel method, called quality assessment based on an electron density map (QAEmap), which evaluates local protein structures determined by X-ray crystallography and could be applied to correct structural errors using low-resolution maps. QAEmap uses a three-dimensional deep convolutional neural network with electron density maps and their corresponding coordinates as input and predicts the correlation between the local structure and putative high-resolution experimental electron density map. This correlation could be used as a metric to modify the structure. Further, we propose that this method may be applied to evaluate ligand binding, which can be difficult to determine at low resolution.

    DOI: 10.1038/s41598-021-02948-y

    researchmap

    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41598-021-02948-y

  • Synergistic Activation of TLR7 and 8 Mediated by Reduction of Electrostatic Repulsion 査読

    Toru Ekimoto, Masami Nomura, Yuri Saito, Minami Suzuki, Tsutomu Yamane, Zhikuan Zhang, Umeharu Ohto, Mitsunori Ikeguchi, Toshiyuki Shimizu

    Chemical and Pharmaceutical Bulletin   72 ( 11 )   1005 - 1013   2024年11月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Pharmaceutical Society of Japan  

    DOI: 10.1248/cpb.c24-00409

    researchmap

  • Structural basis for hepatitis B virus restriction by a viral receptor homologue. 査読 国際誌

    Kaho Shionoya, Jae-Hyun Park, Toru Ekimoto, Junko S Takeuchi, Junki Mifune, Takeshi Morita, Naito Ishimoto, Haruka Umezawa, Kenichiro Yamamoto, Chisa Kobayashi, Atsuto Kusunoki, Norimichi Nomura, So Iwata, Masamichi Muramatsu, Jeremy R H Tame, Mitsunori Ikeguchi, Sam-Yong Park, Koichi Watashi

    Nature communications   15 ( 1 )   9241 - 9241   2024年10月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Macaque restricts hepatitis B virus (HBV) infection because its receptor homologue, NTCP (mNTCP), cannot bind preS1 on viral surface. To reveal how mNTCP loses the viral receptor function, we here solve the cryo-electron microscopy structure of mNTCP. Superposing on the human NTCP (hNTCP)-preS1 complex structure shows that Arg158 of mNTCP causes steric clash to prevent preS1 from embedding onto the bile acid tunnel of NTCP. Cell-based mutation analysis confirms that only Gly158 permitted preS1 binding, in contrast to robust bile acid transport among mutations. As the second determinant, Asn86 on the extracellular surface of mNTCP shows less capacity to restrain preS1 from dynamic fluctuation than Lys86 of hNTCP, resulting in unstable preS1 binding. Additionally, presence of long-chain conjugated-bile acids in the tunnel induces steric hindrance with preS1 through their tailed-chain. This study presents structural basis in which multiple sites in mNTCP constitute a molecular barrier to strictly restrict HBV.

    DOI: 10.1038/s41467-024-53533-6

    PubMed

    researchmap

  • Statistical-Mechanics Analyses on Thermodynamics of Protein Folding Constructed by Privalov and Co-Workers. 査読 国際誌

    Masao Inoue, Tomohiko Hayashi, Satoshi Yasuda, Minoru Kato, Mitsunori Ikeguchi, Takeshi Murata, Masahiro Kinoshita

    The journal of physical chemistry. B   128 ( 41 )   10110 - 10125   2024年10月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Privalov and co-workers estimated the changes in hydration enthalpy and entropy upon ubiquitin unfolding and their temperature dependences denoted by ΔHhyd(T) and ΔShyd(T), respectively, from experimentally measured enthalpies and entropies of transfer of various model compounds from gaseous phase to water. We calculate ΔHhyd(T) and ΔShyd(T) for ubiquitin by our statistical-mechanics theory where molecular and atomistic models are employed for water and protein structure, respectively. ΔHhyd(T) and ΔShyd(T) calculated are in remarkably good agreement with those estimated by Privalov and co-workers. By examining relative magnitudes and signs of the changes in a variety of constituents of ΔHhyd(T) and ΔShyd(T), we confirm that the hydrophobic effect is an essential force driving a protein to fold. Detailed and comprehensive explanations are given for our claim that the prevailing views of the hydrophobic effect are not capable of elucidating its weakening at low temperatures, whereas our updated view is. We find out problematic points of the changes in enthalpy and entropy upon protein unfolding denoted by ΔH°(T) and ΔS°(T), respectively, which are measured using the differential scanning calorimetry at low pH, suggesting a theoretical method of calculating ΔH°(T) and ΔS°(T) at pH ∼ 7.

    DOI: 10.1021/acs.jpcb.4c05811

    PubMed

    researchmap

  • Molecular Dynamics Unveils Multiple-Site Binding of Inhibitors with Reduced Activity on the Surface of Dihydrofolate Reductase 査読

    Mitsugu Araki, Toru Ekimoto, Kazuhiro Takemura, Shigeyuki Matsumoto, Yunoshin Tamura, Hironori Kokubo, Gert-Jan Bekker, Tsutomu Yamane, Yuta Isaka, Yukari Sagae, Narutoshi Kamiya, Mitsunori Ikeguchi, Yasushi Okuno

    Journal of the American Chemical Society   2024年10月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/jacs.4c04648

    researchmap

  • A machine learning model for predicting quantum chemistry based protein-drug molecule interactions 査読

    Ryosuke KITA, Chiduru WATANABE, Masateru OHTA, Naoki TANIMURA, Koji OKUWAKI, Mitsunori IKEGUCHI, Kaori FUKUZAWA, Teruki HONMA, Tsuyohiko FUJIGAYA, Koichiro KATO

    The 38th Annual Conference of the Japanese Society for Artificial Intelligence   38   2024年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.11517/pjsai.JSAI2024.0_4Q3IS2d05

    researchmap

  • Computational Analysis of Activation of Dimerized Epidermal Growth Factor Receptor Kinase Using the String Method and Markov State Model 査読

    Masao Inoue, Toru Ekimoto, Tsutomu Yamane, Mitsunori Ikeguchi

    Journal of Chemical Information and Modeling   64 ( 9 )   3884 - 3895   2024年4月

     詳細を見る

    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acs.jcim.4c00172

    researchmap

  • Nanohoops in Membranes: Confined Supramolecular Spaces within Phospholipid Bilayer Membranes 査読

    Kylie Chinner, Niklas Grabicki, Rei Hamaguchi, Mitsunori Ikeguchi, Kazushi Kinbara, Sayaka Toyoda, Kohei Sato, Oliver Dumele

    Chemical Science   2024年

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    Nanohoops, an exciting class of fluorophores with supramolecular binding abilities, have the potential to become innovative tools within biological imaging and sensing. Given the biological importance of cell membranes, incorporation...

    DOI: 10.1039/d4sc03408b

    researchmap

  • Structural basis for ligand recognition and signaling of hydroxy-carboxylic acid receptor 2. 査読 国際誌

    Jae-Hyun Park, Kouki Kawakami, Naito Ishimoto, Tatsuya Ikuta, Mio Ohki, Toru Ekimoto, Mitsunori Ikeguchi, Dong-Sun Lee, Young-Ho Lee, Jeremy R H Tame, Asuka Inoue, Sam-Yong Park

    Nature communications   14 ( 1 )   7150 - 7150   2023年11月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Hydroxycarboxylic acid receptors (HCAR1, HCAR2, and HCAR3) transduce Gi/o signaling upon biding to molecules such as lactic acid, butyric acid and 3-hydroxyoctanoic acid, which are associated with lipolytic and atherogenic activity, and neuroinflammation. Although many reports have elucidated the function of HCAR2 and its potential as a therapeutic target for treating not only dyslipidemia but also neuroimmune disorders such as multiple sclerosis and Parkinson's disease, the structural basis of ligand recognition and ligand-induced Gi-coupling remains unclear. Here we report three cryo-EM structures of the human HCAR2-Gi signaling complex, each bound with different ligands: niacin, acipimox or GSK256073. All three agonists are held in a deep pocket lined by residues that are not conserved in HCAR1 and HCAR3. A distinct hairpin loop at the HCAR2 N-terminus and extra-cellular loop 2 (ECL2) completely enclose the ligand. These structures also reveal the agonist-induced conformational changes propagated to the G-protein-coupling interface during activation. Collectively, the structures presented here are expected to help in the design of ligands specific for HCAR2, leading to new drugs for the treatment of various diseases such as dyslipidemia and inflammation.

    DOI: 10.1038/s41467-023-42764-8

    PubMed

    researchmap

  • Comparison of the Molecular Motility of Tubulin Dimeric Isoforms: Molecular Dynamics Simulations and Diffracted X-ray Tracking Study 査読

    Tsutomu Yamane, Takahiro Nakayama, Toru Ekimoto, Masao Inoue, Keigo Ikezaki, Hiroshi Sekiguchi, Masahiro Kuramochi, Yasuo Terao, Ken Judai, Minoru Saito, Mitsunori Ikeguchi, Yuji C. Sasaki

    International Journal of Molecular Sciences   24 ( 20 )   15423 - 15423   2023年10月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:MDPI AG  

    Tubulin has been recently reported to form a large family consisting of various gene isoforms; however, the differences in the molecular features of tubulin dimers composed of a combination of these isoforms remain unknown. Therefore, we attempted to elucidate the physical differences in the molecular motility of these tubulin dimers using the method of measurable pico-meter-scale molecular motility, diffracted X-ray tracking (DXT) analysis, regarding characteristic tubulin dimers, including neuronal TUBB3 and ubiquitous TUBB5. We first conducted a DXT analysis of neuronal (TUBB3-TUBA1A) and ubiquitous (TUBB5-TUBA1B) tubulin dimers and found that the molecular motility around the vertical axis of the neuronal tubulin dimer was lower than that of the ubiquitous tubulin dimer. The results of molecular dynamics (MD) simulation suggest that the difference in motility between the neuronal and ubiquitous tubulin dimers was probably caused by a change in the major contact of Gln245 in the T7 loop of TUBB from Glu11 in TUBA to Val353 in TUBB. The present study is the first report of a novel phenomenon in which the pico-meter-scale molecular motility between neuronal and ubiquitous tubulin dimers is different.

    DOI: 10.3390/ijms242015423

    researchmap

  • Dynamic solution structures of whole human NAP1 dimer bound to one and two histone H2A-H2B heterodimers obtained by integrative methods 査読

    Hideaki Ohtomo, Tsutomu Yamane, Takashi Oda, Noriyuki Kodera, Jun-ichi Kurita, Yasuo Tsunaka, Romain Amyot, Mitsunori Ikeguchi, Yoshifumi Nishimura

    Journal of Molecular Biology   168189 - 168189   2023年6月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.jmb.2023.168189

    researchmap

  • Mandibulofacial dysostosis with alopecia results from ETAR gain-of-function mutations via allosteric effects on ligand binding. 査読 国際誌

    Yukiko Kurihara, Toru Ekimoto, Christopher T Gordon, Yasunobu Uchijima, Ryo Sugiyama, Taro Kitazawa, Akiyasu Iwase, Risa Kotani, Rieko Asai, Véronique Pingault, Mitsunori Ikeguchi, Jeanne Amiel, Hiroki Kurihara

    The Journal of clinical investigation   133 ( 4 )   2023年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Mutations of G protein-coupled receptors (GPCRs) cause various human diseases, but the mechanistic details are limited. Here, we establish p.E303K in the gene encoding the endothelin receptor type A (ETAR/EDNRA) as a recurrent mutation causing mandibulofacial dysostosis with alopecia (MFDA), with craniofacial changes similar to those caused by p.Y129F. Mouse models carrying either of these missense mutations exhibited a partial maxillary-to-mandibular transformation, which was rescued by deleting the ligand endothelin 3 (ET3/EDN3). Pharmacological experiments confirmed the causative ETAR mutations as gain of function, dependent on ET3. To elucidate how an amino acid substitution far from the ligand binding site can increase ligand affinity, we used molecular dynamics (MD) simulations. E303 is located at the intracellular end of transmembrane domain 6, and its replacement by a lysine increased flexibility of this portion of the helix, thus favoring G protein binding and leading to G protein-mediated enhancement of agonist affinity. The Y129F mutation located under the ligand binding pocket reduced the sodium-water network, thereby affecting the extracellular portion of helices in favor of ET3 binding. These findings provide insight into the pathogenesis of MFDA and into allosteric mechanisms regulating GPCR function, which may provide the basis for drug design targeting GPCRs.

    DOI: 10.1172/JCI151536

    PubMed

    researchmap

  • TLR3 forms a laterally aligned multimeric complex along double-stranded RNA for efficient signal transduction 査読

    Kentaro Sakaniwa, Akiko Fujimura, Takuma Shibata, Hideki Shigematsu, Toru Ekimoto, Masaki Yamamoto, Mitsunori Ikeguchi, Kensuke Miyake, Umeharu Ohto, Toshiyuki Shimizu

    Nature Communications   14 ( 1 )   2023年1月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Toll-like receptor 3 (TLR3) is a member of the TLR family, which plays an important role in the innate immune system and is responsible for recognizing viral double-stranded RNA (dsRNA). Previous biochemical and structural studies have revealed that a minimum length of approximately 40–50 base pairs of dsRNA is necessary for TLR3 binding and dimerization. However, efficient TLR3 activation requires longer dsRNA and the molecular mechanism underlying its dsRNA length-dependent activation remains unknown. Here, we report cryo-electron microscopy analyses of TLR3 complexed with longer dsRNA. TLR3 dimers laterally form a higher multimeric complex along dsRNA, providing the basis for cooperative binding and efficient signal transduction.

    DOI: 10.1038/s41467-023-35844-2

    researchmap

    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41467-023-35844-2

  • Binding and Unbinding Pathways of Peptide Substrates on the SARS-CoV-2 3CL Protease. 査読 国際誌

    Kei Moritsugu, Toru Ekimoto, Mitsunori Ikeguchi, Akinori Kidera

    Journal of chemical information and modeling   63 ( 1 )   240 - 250   2023年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Based on many crystal structures of ligand complexes, much study has been devoted to understanding the molecular recognition of SARS-CoV-2 3C-like protease (3CLpro), a potent drug target for COVID-19. In this research, to extend this present static view, we examined the kinetic process of binding/unbinding of an eight-residue substrate peptide to/from 3CLpro by evaluating the path ensemble with the weighted ensemble simulation. The path ensemble showed the mechanism of how a highly flexible peptide folded into the bound form. At the early stage, the dominant motion was the diffusion on the protein surface showing a broad distribution, whose center was led into the cleft of the chymotrypsin fold. We observed a definite sequential formation of the hydrogen bonds at the later stage occurring in the cleft, initiated between Glu166 (3CLpro) and P3_Val (peptide), followed by binding to the oxyanion hole and completed by the sequence-specific recognition at P1_Gln.

    DOI: 10.1021/acs.jcim.2c00946

    PubMed

    researchmap

  • Functional dynamics of SARS-CoV-2 3C-like protease as a member of clan PA. 査読 国際誌

    Akinori Kidera, Kei Moritsugu, Toru Ekimoto, Mitsunori Ikeguchi

    Biophysical reviews   14 ( 6 )   1473 - 1485   2022年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    UNLABELLED: SARS-CoV-2 3C-like protease (3CLpro), a potential therapeutic target for COVID-19, consists of a chymotrypsin fold and a C-terminal α-helical domain (domain III), the latter of which mediates dimerization required for catalytic activation. To gain further understanding of the functional dynamics of SARS-CoV-2 3CLpro, this review extends the scope to the comparative study of many crystal structures of proteases having the chymotrypsin fold (clan PA of the MEROPS database). First, the close correspondence between the zymogen-enzyme transformation in chymotrypsin and the allosteric dimerization activation in SARS-CoV-2 3CLpro is illustrated. Then, it is shown that the 3C-like proteases of family Coronaviridae (the protease family C30), which are closely related to SARS-CoV-2 3CLpro, have the same homodimeric structure and common activation mechanism via domain III mediated dimerization. The survey extended to order Nidovirales reveals that all 3C-like proteases belonging to Nidovirales have domain III, but with various chain lengths, and 3CLpro of family Mesoniviridae (family C107) has the same homodimeric structure as that of C30, even though they have no sequence similarity. As a reference, monomeric 3C proteases belonging to the more distant family Picornaviridae (family C3) lacking domain III are compared with C30, and it is shown that the 3C proteases are rigid enough to maintain their structures in the active state. SUPPLEMENTARY INFORMATION: The online version contains supplementary material available at 10.1007/s12551-022-01020-x.

    DOI: 10.1007/s12551-022-01020-x

    PubMed

    researchmap

  • Hybrid in vitro/in silico analysis of low-affinity protein-protein interactions that regulate signal transduction by Sema6D. 査読 国際誌

    Tsubasa Tanaka, Toru Ekimoto, Meri Nagatomo, Makiko Neyazaki, Erena Shimoji, Tsutomu Yamane, Sakura Kanagawa, Rika Oi, Emiko Mihara, Junichi Takagi, Satoko Akashi, Mitsunori Ikeguchi, Terukazu Nogi

    Protein science : a publication of the Protein Society   31 ( 11 )   e4452   2022年11月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Semaphorins constitute a large family of secreted and membrane-bound proteins that signal through cell-surface receptors, plexins. Semaphorins generally use low-affinity protein-protein interactions to bind with their specific plexin(s) and regulate distinct cellular processes such as neurogenesis, immune response, and organogenesis. Sema6D is a membrane-bound semaphorin that interacts with class A plexins. Sema6D exhibited differential binding affinities to class A plexins in prior cell-based assays, but the molecular mechanism underlying this selectivity is not well understood. Therefore, we performed hybrid in vitro/in silico analysis to examine the binding mode of Sema6D to class A plexins and to identify residues that give rise to the differential affinities and thus contribute to the selectivity within the same class of semaphorins. Our biophysical binding analysis indeed confirmed that Sema6D has a higher affinity for Plexin-A1 than for other class A plexins, consistent with the binding selectivity observed in the previous cell-based assays. Unexpectedly, our present crystallographic analysis of the Sema6D-Plexin-A1 complex showed that the pattern of polar interactions is not interaction-specific because it matches the pattern in the prior structure of the Sema6A-Plexin-A2 complex. Thus, we performed in silico alanine scanning analysis and discovered hotspot residues that selectively stabilized the Sema6D-Plexin-A1 pair via Van der Waals interactions. We then validated the contribution of these hotspot residues to the variation in binding affinity with biophysical binding analysis and molecular dynamics simulations on the mutants. Ultimately, our present results suggest that shape complementarity in the binding interfaces is a determinant for binding selectivity.

    DOI: 10.1002/pro.4452

    PubMed

    researchmap

  • gr Predictor: A Deep Learning Model for Predicting the Hydration Structures around Proteins 査読

    Kosuke Kawama, Yusaku Fukushima, Mitsunori Ikeguchi, Masateru Ohta, Takashi Yoshidome

    Journal of Chemical Information and Modeling   2022年9月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acs.jcim.2c00987

    researchmap

  • 3D-RISM-AI: A Machine Learning Approach to Predict Protein-Ligand Binding Affinity Using 3D-RISM. 査読 国際誌

    Kazu Osaki, Toru Ekimoto, Tsutomu Yamane, Mitsunori Ikeguchi

    The journal of physical chemistry. B   126 ( 33 )   6148 - 6158   2022年8月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Hydration free energy (HFE) is a key factor in improving protein-ligand binding free energy (BFE) prediction accuracy. The HFE itself can be calculated using the three-dimensional reference interaction model (3D-RISM); however, the BFE predictions solely evaluated using 3D-RISM are not correlated to the experimental BFE for abundant protein-ligand pairs. In this study, to predict the BFE for multiple sets of protein-ligand pairs, we propose a machine learning approach incorporating the HFEs obtained using 3D-RISM, termed 3D-RISM-AI. In the learning process, structural metrics, intra-/intermolecular energies, and HFEs obtained via 3D-RISM of ∼4000 complexes in the PDBbind database (ver. 2018) were used. The BFEs predicted using 3D-RISM-AI were well correlated to the experimental data (Pearson's correlation coefficient of 0.80 and root-mean-square error of 1.91 kcal/mol). As important factors for the prediction, the difference in the solvent accessible surface area between the bound and unbound structures and the hydration properties of the ligands were detected during the learning process.

    DOI: 10.1021/acs.jpcb.2c03384

    PubMed

    researchmap

  • Structure of SARS-CoV-2 membrane protein essential for virus assembly. 査読 国際誌

    Zhikuan Zhang, Norimichi Nomura, Yukiko Muramoto, Toru Ekimoto, Tomoko Uemura, Kehong Liu, Moeko Yui, Nozomu Kono, Junken Aoki, Mitsunori Ikeguchi, Takeshi Noda, So Iwata, Umeharu Ohto, Toshiyuki Shimizu

    Nature communications   13 ( 1 )   4399 - 4399   2022年8月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The coronavirus membrane protein (M) is the most abundant viral structural protein and plays a central role in virus assembly and morphogenesis. However, the process of M protein-driven virus assembly are largely unknown. Here, we report the cryo-electron microscopy structure of the SARS-CoV-2 M protein in two different conformations. M protein forms a mushroom-shaped dimer, composed of two transmembrane domain-swapped three-helix bundles and two intravirion domains. M protein further assembles into higher-order oligomers. A highly conserved hinge region is key for conformational changes. The M protein dimer is unexpectedly similar to SARS-CoV-2 ORF3a, a viral ion channel. Moreover, the interaction analyses of M protein with nucleocapsid protein (N) and RNA suggest that the M protein mediates the concerted recruitment of these components through the positively charged intravirion domain. Our data shed light on the M protein-driven virus assembly mechanism and provide a structural basis for therapeutic intervention targeting M protein.

    DOI: 10.1038/s41467-022-32019-3

    PubMed

    researchmap

  • Correction to "Supramolecular Mechanosensitive Potassium Channel Formed by Fluorinated Amphiphilic Cyclophane". 国際誌

    Kohei Sato, Ryo Sasaki, Ryoto Matsuda, Mayuko Nakagawa, Toru Ekimoto, Tsutomu Yamane, Mitsunori Ikeguchi, Kazuhito V Tabata, Hiroyuki Noji, Kazushi Kinbara

    Journal of the American Chemical Society   144 ( 30 )   13983 - 13984   2022年8月

     詳細を見る

    記述言語:英語  

    DOI: 10.1021/jacs.2c07339

    PubMed

    researchmap

  • Supramolecular Mechanosensitive Potassium Channel Formed by Fluorinated Amphiphilic Cyclophane. 査読 国際誌

    Kohei Sato, Ryo Sasaki, Ryoto Matsuda, Mayuko Nakagawa, Toru Ekimoto, Tsutomu Yamane, Mitsunori Ikeguchi, Kazuhito V Tabata, Hiroyuki Noji, Kazushi Kinbara

    Journal of the American Chemical Society   144 ( 26 )   11802 - 11809   2022年6月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Inspired by mechanosensitive potassium channels found in nature, we developed a fluorinated amphiphilic cyclophane composed of fluorinated rigid aromatic units connected via flexible hydrophilic octa(ethylene glycol) chains. Microscopic and emission spectroscopic studies revealed that the cyclophane could be incorporated into the hydrophobic layer of the lipid bilayer membranes and self-assembled to form a supramolecular transmembrane ion channel. Current recording measurements using cyclophane-containing planer lipid bilayer membranes successfully demonstrated an efficient transmembrane ion transport. We also demonstrated that the ion transport property was sensitive to the mechanical forces applied to the membranes. In addition, ion transport assays using pH-sensitive fluorescence dye revealed that the supramolecular channel possesses potassium ion selectivity. We also performed all-atom hybrid quantum-mechanical/molecular mechanical simulations to assess the channel structures at atomic resolution and the mechanism of selective potassium ion transport. This research demonstrated the first example of a synthetic mechanosensitive potassium channel, which would open a new door to sensing and manipulating biologically important processes and purification of key materials in industries.

    DOI: 10.1021/jacs.2c04118

    PubMed

    researchmap

  • Development of the force field for cyclosporine A. 査読

    Tsutomu Yamane, Toru Ekimoto, Mitsunori Ikeguchi

    Biophysics and physicobiology   19   e190045   2022年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Membrane permeability of cyclic peptides is an important factor in drug design. To investigate the membrane permeability of cyclic peptides using molecular dynamics (MD) simulations, the accurate force fields for unnatural amino acids present in the cyclic peptides are required. Therefore, we developed the CHARMM force fields of the unnatural amino acids present in cyclosporin A (CsA), a cyclic peptide used as an immune suppressor. Especially for N-methyl amino acids, which contribute to the membrane permeability of cyclic peptides, we developed a grid correction map (CMAP) of the energy surface using the φ and ψ dihedral angles in the main chain of CsA. To validate the developed force field, we performed MD simulations, including the generalized replica exchange with solute tempering method, of CsA in water and chloroform solvents. The conformations of CsA in water and chloroform sampled using the developed force field were consistent with those of the experimental results of the solution nuclear magnetic resonance spectroscopy.

    DOI: 10.2142/biophysico.bppb-v19.0045

    PubMed

    researchmap

  • Allosteric Regulation of 3CL Protease of SARS-CoV-2 and SARS-CoV Observed in the Crystal Structure Ensemble. 査読 国際誌

    Akinori Kidera, Kei Moritsugu, Toru Ekimoto, Mitsunori Ikeguchi

    Journal of molecular biology   433 ( 24 )   167324 - 167324   2021年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The 3C-like protease (3CLpro) of SARS-CoV-2 is a potential therapeutic target for COVID-19. Importantly, it has an abundance of structural information solved as a complex with various drug candidate compounds. Collecting these crystal structures (83 Protein Data Bank (PDB) entries) together with those of the highly homologous 3CLpro of SARS-CoV (101 PDB entries), we constructed the crystal structure ensemble of 3CLpro to analyze the dynamic regulation of its catalytic function. The structural dynamics of the 3CLpro dimer observed in the ensemble were characterized by the motions of four separate loops (the C-loop, E-loop, H-loop, and Linker) and the C-terminal domain III on the rigid core of the chymotrypsin fold. Among the four moving loops, the C-loop (also known as the oxyanion binding loop) causes the order (active)-disorder (collapsed) transition, which is regulated cooperatively by five hydrogen bonds made with the surrounding residues. The C-loop, E-loop, and Linker constitute the major ligand binding sites, which consist of a limited variety of binding residues including the substrate binding subsites. Ligand binding causes a ligand size dependent conformational change to the E-loop and Linker, which further stabilize the C-loop via the hydrogen bond between the C-loop and E-loop. The T285A mutation from SARS-CoV 3CLpro to SARS-CoV-2 3CLpro significantly closes the interface of the domain III dimer and allosterically stabilizes the active conformation of the C-loop via hydrogen bonds with Ser1 and Gly2; thus, SARS-CoV-2 3CLpro seems to have increased activity relative to that of SARS-CoV 3CLpro.

    DOI: 10.1016/j.jmb.2021.167324

    PubMed

    researchmap

  • Structure-based screening combined with computational and biochemical analyses identified the inhibitor targeting the binding of DNA Ligase 1 to UHRF1 査読

    Satomi Kori, Yuki Shibahashi, Toru Ekimoto, Atsuya Nishiyama, Sae Yoshimi, Kosuke Yamaguchi, Satoru Nagatoishi, Masateru Ohta, Kouhei Tsumoto, Makoto Nakanishi, Pierre-Antoine Defossez, Mitsunori Ikeguchi, Kyohei Arita

    Bioorganic & Medicinal Chemistry   52   116500 - 116500   2021年12月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.bmc.2021.116500

    researchmap

  • Molecular basis of ubiquitin-specific protease 8 autoinhibition by the WW-like domain. 査読 国際誌

    Keijun Kakihara, Kengo Asamizu, Kei Moritsugu, Masahide Kubo, Tetsuya Kitaguchi, Akinori Endo, Akinori Kidera, Mitsunori Ikeguchi, Akira Kato, Masayuki Komada, Toshiaki Fukushima

    Communications biology   4 ( 1 )   1272 - 1272   2021年11月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Ubiquitin-specific protease 8 (USP8) is a deubiquitinating enzyme involved in multiple membrane trafficking pathways. The enzyme activity is inhibited by binding to 14-3-3 proteins. Mutations in the 14-3-3-binding motif in USP8 are related to Cushing's disease. However, the molecular basis of USP8 activity regulation remains unclear. This study identified amino acids 645-684 of USP8 as an autoinhibitory region, which might interact with the catalytic USP domain, as per the results of pull-down and single-molecule FRET assays performed in this study. In silico modelling indicated that the region forms a WW-like domain structure, plugs the catalytic cleft, and narrows the entrance to the ubiquitin-binding pocket. Furthermore, 14-3-3 inhibited USP8 activity partly by enhancing the interaction between the WW-like and USP domains. These findings provide the molecular basis of USP8 autoinhibition via the WW-like domain. Moreover, they suggest that the release of autoinhibition may underlie Cushing's disease due to USP8 mutations.

    DOI: 10.1038/s42003-021-02802-x

    PubMed

    researchmap

  • Effect of Water Molecules on the Activating S810L Mutation of the Mineralocorticoid Receptor. 査読 国際誌

    Kei Takedomi, Masateru Ohta, Toru Ekimoto, Mitsunori Ikeguchi

    Journal of chemical information and modeling   61 ( 7 )   3583 - 3592   2021年7月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The mineralocorticoid receptor (MR) is a nuclear receptor whose endogenous ligands are mineralocorticoids, a type of steroid hormone. The activating S810L mutation is known to cause severe early-onset and pregnancy-related hypertension. Progesterone binds to the wild-type (WT) MR as a passive antagonist with fast dissociation; however, it binds to the S810L mutant as a full agonist with slow dissociation. The switch in the biological activity of progesterone is considered to be one of the causes of the disease. First, we used steered molecular dynamics simulations to analyze the dissociation process of progesterone for the WT and the S810L mutant. Progesterone in the WT dissociated from the ligand-binding pocket with a weak force in comparison with progesterone in the S810L mutant due to the large inflow of water molecules into the pocket. Therefore, we used conventional molecular dynamics simulations for the ligand-free structures of the WT and the S810L mutant to investigate the effect of the mutation on the inflow of water. In the WT, water molecules enter the ligand-binding pocket in two ways: in the vicinity of (i) Arg817 and (ii) Ser810. In contrast, few water molecules enter the pocket in the S810L mutant because of the large size and hydrophobic nature of the Leu810 side chain. Fast dissociation is a common feature among passive antagonists of MR; therefore, we inferred that the water inflow could be responsible for the dissociation kinetics of progesterone in the WT and the S810L mutant.

    DOI: 10.1021/acs.jcim.1c00389

    PubMed

    researchmap

  • Mechanism of Vitamin D Receptor Ligand-Binding Domain Regulation Studied by gREST Simulations. 査読 国際誌

    Toru Ekimoto, Takafumi Kudo, Tsutomu Yamane, Mitsunori Ikeguchi

    Journal of chemical information and modeling   61 ( 7 )   3625 - 3637   2021年7月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The vitamin D receptor ligand-binding domain (VDR-LBD) undergoes conformational changes upon ligand binding. In this nuclear receptor family, agonistic or antagonistic activities are controlled by the conformation of the helix (H)12. However, all crystal structures of VDR-LBD reported to date correspond to the active H12 conformation, regardless of agonist/antagonist binding. To understand the mechanism of VDR-LBD regulation structurally, conformational samplings of agonist- and antagonist-bound rat VDR-LBD were performed using the generalized replica exchange with solute tempering (gREST) method. The gREST simulations demonstrated different structural responses of rat VDR-LBD to agonist or antagonist binding, whereas in conventional molecular dynamics simulations, the conformation was the same as that of the crystal structures, regardless of agonist/antagonist binding. In the gREST simulations, a spontaneous conformational change of H12 was observed only for the antagonist complex. The different responses to agonist/antagonist binding were attributed to hydrophobic core formation at the ligand-binding pocket and cooperative rearrangements of H11. The gREST method can be applied to the examination of structure-activity relationships for multiple VDR-LBD ligands.

    DOI: 10.1021/acs.jcim.1c00534

    PubMed

    researchmap

  • QAEmap: A Novel Local Quality Assessment Method for Protein Crystal Structures Using Machine Learning 査読

    Ikuko Miyaguchi, Miwa Sato, Akiko Kashima, Hiroyuki Nakagawa, Yuichi Kokabu, Biao Ma, Shigeyuki Matsumoto, Atsushi Tokuhisa, Masateru Ohta, Mitsunori Ikeguchi

    2021年7月

     詳細を見る

    出版者・発行元:Research Square Platform LLC  

    Abstract

    Low-resolution electron density maps can pose a major obstacle in the determination and use of protein structures. Herein, we describe a novel method, quality assessment based on an electron density map (QAEmap), that evaluates local protein structures determined by X-ray crystallography and corrects structural errors using low-resolution maps. QAEmap uses a three-dimensional deep convolutional neural network with electron density maps and their corresponding coordinates as input and predicts the correlation between the local structure and the putative high-resolution experimental electron density map. This estimates how well the structure fits the high-resolution map. Further, we propose that this method may be applied to evaluate ligand binding, which can be difficult to determine at low resolution.

    DOI: 10.21203/rs.3.rs-687363/v1

    researchmap

    その他リンク: https://www.researchsquare.com/article/rs-687363/v1.html

  • Moving toward generalizable NZ-1 labeling for 3D structure determination with optimized epitope-tag insertion. 査読 国際誌

    Risako Tamura-Sakaguchi, Rie Aruga, Mika Hirose, Toru Ekimoto, Takuya Miyake, Yohei Hizukuri, Rika Oi, Mika K Kaneko, Yukinari Kato, Yoshinori Akiyama, Mitsunori Ikeguchi, Kenji Iwasaki, Terukazu Nogi

    Acta crystallographica. Section D, Structural biology   77 ( Pt 5 )   645 - 662   2021年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Antibody labeling has been conducted extensively for structure determination using both X-ray crystallography and electron microscopy (EM). However, establishing target-specific antibodies is a prerequisite for applying antibody-assisted structural analysis. To expand the applicability of this strategy, an alternative method has been developed to prepare an antibody complex by inserting an exogenous epitope into the target. It has already been demonstrated that the Fab of the NZ-1 monoclonal antibody can form a stable complex with a target containing a PA12 tag as an inserted epitope. Nevertheless, it was also found that complex formation through the inserted PA12 tag inevitably caused structural changes around the insertion site on the target. Here, an attempt was made to improve the tag-insertion method, and it was consequently discovered that an alternate tag (PA14) could replace various loops on the target without inducing large structural changes. Crystallographic analysis demonstrated that the inserted PA14 tag adopts a loop-like conformation with closed ends in the antigen-binding pocket of the NZ-1 Fab. Due to proximity of the termini in the bound conformation, the more optimal PA14 tag had only a minor impact on the target structure. In fact, the PA14 tag could also be inserted into a sterically hindered loop for labeling. Molecular-dynamics simulations also showed a rigid structure for the target regardless of PA14 insertion and complex formation with the NZ-1 Fab. Using this improved labeling technique, negative-stain EM was performed on a bacterial site-2 protease, which enabled an approximation of the domain arrangement based on the docking mode of the NZ-1 Fab.

    DOI: 10.1107/S2059798321002527

    PubMed

    researchmap

  • Structural and dynamical insights into the PH domain of p62 in human TFIIH. 国際誌

    Masahiko Okuda, Toru Ekimoto, Jun-Ichi Kurita, Mitsunori Ikeguchi, Yoshifumi Nishimura

    Nucleic acids research   49 ( 5 )   2916 - 2930   2021年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    TFIIH is a crucial transcription and DNA repair factor consisting of the seven-subunit core. The core subunit p62 contains a pleckstrin homology domain (PH-D), which is essential for locating TFIIH at transcription initiation and DNA damage sites, and two BSD (BTF2-like transcription factors, synapse-associated proteins and DOS2-like proteins) domains. A recent cryo-electron microscopy (cryo-EM) structure of human TFIIH visualized most parts of core, except for the PH-D. Here, by nuclear magnetic resonance spectroscopy we have established the solution structure of human p62 PH-D connected to the BSD1 domain by a highly flexible linker, suggesting the flexibility of PH-D in TFIIH. Based on this dynamic character, the PH-D was modeled in the cryo-EM structure to obtain the whole human TFIIH core structure, which indicates that the PH-D moves around the surface of core with a specific but limited spatial distribution; these dynamic structures were refined by molecular dynamics (MD) simulations. Furthermore, we built models, also refined by MD simulations, of TFIIH in complex with five p62-binding partners, including transcription factors TFIIEα, p53 and DP1, and nucleotide excision repair factors XPC and UVSSA. The models explain why the PH-D is crucially targeted by these factors, which use their intrinsically disordered acidic regions for TFIIH recruitment.

    DOI: 10.1093/nar/gkaa1045

    PubMed

    researchmap

  • Front Cover: Imidazolinium‐based Multiblock Amphiphile as Transmembrane Anion Transporter (2/2021)

    Miki Mori, Kohei Sato, Toru Ekimoto, Shinichi Okumura, Mitsunori Ikeguchi, Kazuhito V. Tabata, Hiroyuki Noji, Kazushi Kinbara

    Chemistry – An Asian Journal   16 ( 2 )   110 - 110   2021年1月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/asia.202001415

    researchmap

  • Imidazolinium‐based Multiblock Amphiphile as Transmembrane Anion Transporter

    Miki Mori, Kohei Sato, Toru Ekimoto, Shinichi Okumura, Mitsunori Ikeguchi, Kazuhito V. Tabata, Hiroyuki Noji, Kazushi Kinbara

    Chemistry – An Asian Journal   16 ( 2 )   147 - 157   2021年1月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/asia.202001106

    researchmap

    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1002/asia.202001106

  • Structural analysis reveals TLR7 dynamics underlying antagonism

    Shingo Tojo, Zhikuan Zhang, Hiroyuki Matsui, Masahiro Tahara, Mitsunori Ikeguchi, Mami Kochi, Mami Kamada, Hideki Shigematsu, Akihisa Tsutsumi, Naruhiko Adachi, Takuma Shibata, Masaki Yamamoto, Masahide Kikkawa, Toshiya Senda, Yoshiaki Isobe, Umeharu Ohto, Toshiyuki Shimizu

    Nature Communications   11 ( 1 )   2020年12月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    <title>Abstract</title>
    Toll-like receptor 7 (TLR7) recognizes both microbial and endogenous RNAs and nucleosides. Aberrant activation of TLR7 has been implicated in several autoimmune diseases including systemic lupus erythematosus (SLE). Here, by modifying potent TLR7 agonists, we develop a series of TLR7-specific antagonists as promising therapeutic agents for SLE. These compounds protect mice against lethal autoimmunity. Combining crystallography and cryo-electron microscopy, we identify the open conformation of the receptor and reveal the structural equilibrium between open and closed conformations that underlies TLR7 antagonism, as well as the detailed mechanism by which TLR7-specific antagonists bind to their binding pocket in TLR7. Our work provides small-molecule TLR7-specific antagonists and suggests the TLR7-targeting strategy for treating autoimmune diseases.

    DOI: 10.1038/s41467-020-19025-z

    researchmap

    その他リンク: http://www.nature.com/articles/s41467-020-19025-z

  • Comprehensive 3D-RISM analysis of the hydration of small molecule binding sites in ligand-free protein structures

    Takashi Yoshidome, Mitsunori Ikeguchi, Masateru Ohta

    Journal of Computational Chemistry   41 ( 28 )   2406 - 2419   2020年10月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:John Wiley and Sons Inc.  

    Hydration is a critical factor in the ligand binding process. Herein, to examine the hydration states of ligand binding sites, the three-dimensional distribution function for the water oxygen site, gO(r), is computed for 3,706 ligand-free protein structures based on the corresponding small molecule–protein complexes using the 3D-RISM theory. For crystallographic waters (CWs) close to the ligand, gO(r) reveals that several CWs are stabilized by interaction networks formed between the ligand, CW, and protein. Based on the gO(r) for the crystallographic binding pose of the ligand, hydrogen bond interactions are dominant in the highly hydrated regions while weak interactions such as CH-O are dominant in the moderately hydrated regions. The polar heteroatoms of the ligand occupy the highly hydrated and moderately hydrated regions in the crystallographic (correct) and wrongly docked (incorrect) poses, respectively. Thus, the gO(r) of polar heteroatoms may be used to distinguish the correct binding poses.

    DOI: 10.1002/jcc.26406

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • Comparison based on statistical thermodynamics between globule-to-coil transition of poly(N-isopropylacrylamide) and cold denaturation of a protein 査読

    Masao Inoue, Tomohiko Hayashi, Simon Hikiri, Mitsunori Ikeguchi, Masahiro Kinoshita

    Journal of Molecular Liquids   114129 - 114129   2020年8月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.molliq.2020.114129

    researchmap

  • High-Precision Atomic Charge Prediction for Protein Systems Using Fragment Molecular Orbital Calculation and Machine Learning

    Koichiro Kato, Tomohide Masuda, Chiduru Watanabe, Naoki Miyagawa, Hideo Mizouchi, Shumpei Nagase, Kikuko Kamisaka, Kanji Oshima, Satoshi Ono, Hiroshi Ueda, Atsushi Tokuhisa, Ryo Kanada, Masateru Ohta, Mitsunori Ikeguchi, Yasushi Okuno, Kaori Fukuzawa, Teruki Honma

    JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING   60 ( 7 )   3361 - 3368   2020年7月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Here, we have constructed neural network-based models that predict atomic partial charges with high accuracy at low computational cost. The models were trained using high-quality data acquired from quantum mechanics calculations using the fragment molecular orbital method. We have succeeded in obtaining highly accurate atomic partial charges for three representative molecular systems of proteins, including one large biomolecule (approx. 2000 atoms). The novelty of our approach is the ability to take into account the electronic polarization in the system, which is a system-dependent phenomenon, being important in the field of drug design. Our high-precision models are useful for the prediction of atomic partial charges and expected to be widely applicable in structure-based drug designs such as structural optimization, high-speed and high-precision docking, and molecular dynamics calculations.

    DOI: 10.1021/acs.jcim.0c00273

    Web of Science

    researchmap

  • Real-time tracking reveals catalytic roles for the two DNA binding sites of Rad51. 査読 国際誌

    Kentaro Ito, Yasuto Murayama, Yumiko Kurokawa, Shuji Kanamaru, Yuichi Kokabu, Takahisa Maki, Tsutomu Mikawa, Bilge Argunhan, Hideo Tsubouchi, Mitsunori Ikeguchi, Masayuki Takahashi, Hiroshi Iwasaki

    Nature communications   11 ( 1 )   2950 - 2950   2020年6月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    During homologous recombination, Rad51 forms a nucleoprotein filament on single-stranded DNA to promote DNA strand exchange. This filament binds to double-stranded DNA (dsDNA), searches for homology, and promotes transfer of the complementary strand, producing a new heteroduplex. Strand exchange proceeds via two distinct three-strand intermediates, C1 and C2. C1 contains the intact donor dsDNA whereas C2 contains newly formed heteroduplex DNA. Here, we show that the conserved DNA binding motifs, loop 1 (L1) and loop 2 (L2) in site I of Rad51, play distinct roles in this process. L1 is involved in formation of the C1 complex whereas L2 mediates the C1-C2 transition, producing the heteroduplex. Another DNA binding motif, site II, serves as the DNA entry position for initial Rad51 filament formation, as well as for donor dsDNA incorporation. Our study provides a comprehensive molecular model for the catalytic process of strand exchange mediated by eukaryotic RecA-family recombinases.

    DOI: 10.1038/s41467-020-16750-3

    PubMed

    researchmap

  • A synthetic ion channel with anisotropic ligand response. 査読 国際誌

    Takahiro Muraoka, Daiki Noguchi, Rinshi S Kasai, Kohei Sato, Ryo Sasaki, Kazuhito V Tabata, Toru Ekimoto, Mitsunori Ikeguchi, Kiyoto Kamagata, Norihisa Hoshino, Hiroyuki Noji, Tomoyuki Akutagawa, Kazuaki Ichimura, Kazushi Kinbara

    Nature communications   11 ( 1 )   2924 - 2924   2020年6月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Biological membranes play pivotal roles in the cellular activities. Transmembrane proteins are the central molecules that conduct membrane-mediated biochemical functions such as signal transduction and substance transportation. Not only the molecular functions but also the supramolecular properties of the transmembrane proteins such as self-assembly, delocalization, orientation and signal response are essential for controlling cellular activities. Here we report anisotropic ligand responses of a synthetic multipass transmembrane ion channel. An unsymmetrical molecular structure allows for oriented insertion of the synthetic amphiphile to a bilayer by addition to a pre-formed membrane. Complexation with a ligand prompts ion transportation by forming a supramolecular channel, and removal of the ligand deactivates the transportation function. Biomimetic regulation of the synthetic channel by agonistic and antagonistic ligands is also demonstrated not only in an artificial membrane but also in a biological membrane of a living cell.

    DOI: 10.1038/s41467-020-16770-z

    PubMed

    researchmap

  • Serine 298 Phosphorylation in Linker 2 of UHRF1 Regulates Ligand-Binding Property of Its Tandem Tudor Domain 査読

    Satomi Kori, Tomohiro Jimenji, Toru Ekimoto, Miwa Sato, Fumie Kusano, Takashi Oda, Motoko Unoki, Mitsunori Ikeguchi, Kyohei Arita

    14 ( 432 )   59 - 77   2020年5月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jmb.2020.05.006

    researchmap

  • Hydration properties of a protein at low and high pressures: Physics of pressure denaturation 査読

    Masao Inoue, Tomohiko Hayashi, Simon Hikiri, Mitsunori Ikeguchi, Masahiro Kinoshita

    The Journal of Chemical Physics   152 ( 6 )   065103 - 065103   2020年2月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AIP Publishing  

    DOI: 10.1063/1.5140499

    researchmap

  • Real-time tracking reveals the catalytic process of Rad51-driven DNA strand exchange

    Kentaro Ito, Yasuto Murayama, Yumiko Kurokawa, Shuji Kanamaru, Yuichi Kokabu, Takahisa Maki, Bilge Argunhan, Hideo Tsubouchi, Mitsunori Ikeguchi, Masayuki Takahashi, Hiroshi Iwasaki

    2019年11月

     詳細を見る

    出版者・発行元:Cold Spring Harbor Laboratory  

    Abstract

    During homologous recombination, Rad51 forms a nucleoprotein filament on single-stranded DNA to promote DNA strand exchange. This filament binds to double-stranded DNA (dsDNA), searches for homology, and promotes transfer of the complementary strand, producing a new heteroduplex. Strand exchange proceeds via two distinct three-strand intermediates, C1 and C2. C1 contains the intact donor dsDNA whereas C2 contains newly formed heteroduplex DNA. Here, we show that conserved DNA binding motifs, loop 1 (L1) and loop 2 (L2) in site I of Rad51, play distinct roles in this process. L1 is involved in formation of the C1 complex whereas L2 mediates the C1-C2 transition, producing the heteroduplex. Another DNA binding motif, site II, serves as the DNA entry position for initial Rad51 filament formation, as well as for second donor dsDNA incorporation. Our study provides a comprehensive molecular model for the catalytic process of strand exchange mediated by eukaryotic RecA family recombinases.

    DOI: 10.1101/839324

    researchmap

  • Force-field parametrization based on radial and energy distribution functions 査読

    Shuntaro Chiba, Yasushi Okuno, Teruki Honma, Mitsunori Ikeguchi

    Journal of Computational Chemistry   40   2577 - 2585   2019年11月

     詳細を見る

    © 2019 The Authors. Journal of Computational Chemistry published by Wiley Periodicals, Inc. We propose a novel force-field-parametrization procedure that fits the parameters of potential functions in a manner that the pair distribution function (DF) of molecules derived from candidate parameters can reproduce the given target DF. Conventionally, approaches to minimize the difference between the candidate and target DFs employ radial DFs (RDF). RDF itself has been reported to be insufficient for uniquely identifying the parameters of a molecule. To overcome the weakness, we introduce energy DF (EDF) as a target DF, which describes the distribution of the pairwise energy of molecules. We found that the EDF responds more sensitively to a small perturbation in the pairwise potential parameters and provides better fitting accuracy compared to that of RDF. These findings provide valuable insights into a wide range of coarse graining methods, which determine parameters using information obtained from a higher-level calculation than that of the developed force field. © 2019 The Authors. Journal of Computational Chemistry published by Wiley Periodicals, Inc.

    DOI: 10.1002/jcc.26035

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • Mechanism of globule-to-coil transition of poly(N-isopropylacrylamide) in water: Relevance to cold denaturation of a protein 査読

    Masao Inoue, Tomohiko Hayashi, Simon Hikiri, Mitsunori Ikeguchi, Masahiro Kinoshita

    Journal of Molecular Liquids   292   111374 - 111374   2019年10月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.molliq.2019.111374

    researchmap

  • How does the Recently Discovered Peptide MIP Exhibit Much Higher Binding Affinity than an Anticancer Protein p53 for an Oncoprotein MDM2? 査読

    Yamada T, Hayashi T, Hikiri S, Kobayashi N, Yanagawa H, Ikeguchi M, Katahira M, Nagata T, Kinoshita M

    Journal of Chemical Information and Modeling, doi: 10.1021/acs.jcim.9b00226   59   3533 - 3544   2019年8月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    researchmap

  • Combination of coarse-grained molecular dynamics simulations and small-angle X-ray scattering experiments. 査読

    Toru Ekimoto, Yuichi Kokabu, Tomotaka Oroguchi, Mitsunori Ikeguchi

    Biophysics and physicobiology   16   377 - 390   2019年

     詳細を見る

    記述言語:英語  

    The combination of molecular dynamics (MD) simulations and small-angle X-ray scattering (SAXS), called the MD-SAXS method, is efficient for investigating protein dynamics. To overcome the time-scale limitation of all-atom MD simulations, coarse-grained (CG) representations are often utilized for biomolecular simulations. In this study, we propose a method to combine CG MD simulations with SAXS, termed the CG-MD-SAXS method. In the CG-MD-SAXS method, the scattering factors of CG particles for proteins and nucleic acids are evaluated using high-resolution structural data in the Protein Data Bank, and the excluded volume and the hydration shell are modeled using two adjustable parameters to incorporate solvent effects. To avoid overfitting, only the two parameters are adjusted for an entire structure ensemble. To verify the developed method, theoretical SAXS profiles for various proteins, DNA/RNA, and a protein-RNA complex are compared with both experimental profiles and theoretical profiles obtained by the all-atom representation. In the present study, we applied the CG-MD-SAXS method to the Swi5-Sfr1 complex and three types of nucleosomes to obtain reliable ensemble models consistent with the experimental SAXS data.

    DOI: 10.2142/biophysico.16.0_377

    PubMed

    researchmap

  • An Accurate and Rapid Method for Calculating Solvation Free Energies of a Variety of Solutes Including Proteins 査読

    Simon HIKIRI, Tomohiko HAYASHI, Masao INOUE, Toru EKIMOTO, Mitsunori IKEGUCHI, Masahiro KINOSHITA

    Journal of Chemical Physics   150 ( 17 )   175101-1 - 175101-12   2019年

     詳細を見る

    記述言語:英語  

    researchmap

  • Rotational Mechanism Model of the Bacterial V<sub>1</sub> Motor Based on Structural and Computational Analyses. 査読

    Singharoy A, Chipot C, Ekimoto T, Suzuki K, Ikeguchi M, Yamato I, Murata T

    Frontiers in physiology   10   46   2019年

  • Comprehensive analysis of the mouse cytochrome P450 family responsible for omega-3 epoxidation of eicosapentaenoic acid 査読

    Yosuke Isobe, Mai Itagaki, Yuko Ito, Satoko Naoe, Kotoe Kojima, Mitsunori Ikeguchi, Makoto Arita

    Scientific Reports   8 ( 1 )   7954   2018年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Publishing Group  

    Metabolites generated via oxygenation of the omega-3 double bond (omega-3 oxygenation) in eicosapentaenoic acid (EPA) have recently been identified as novel anti-inflammatory lipid mediators. Therefore, oxygenase(s) responsible for this metabolic pathway are of particular interest. We performed genome-wide screening of mouse cytochrome P450 (CYP) isoforms to explore enzymes involved in omega-3 oxygenation of EPA. As a result, 5 CYP isoforms (mouse Cyp1a2, 2c50, 4a12a, 4a12b, and 4f18) were selected and identified to confer omega-3 epoxidation of EPA to yield 17,18-epoxyeicosatetraenoic acid (17,18-EpETE). Stereoselective production of 17,18-EpETE by each CYP isoform was confirmed, and molecular modeling indicated that chiral differences stem from different EPA binding conformations in the catalytic domains of respective CYP enzymes.

    DOI: 10.1038/s41598-018-26325-4

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • Elimination of Finite-Size Effects on Binding Free Energies via the Warp-Drive Method. 査読

    Ekimoto T, Yamane T, Ikeguchi M

    Journal of chemical theory and computation   14 ( 12 )   6544 - 6559   2018年11月

  • Physical Origin of Thermostabilization by a Quadruple Mutation for the Adenosine A2a Receptor in the Active State 査読

    Yuta Kajiwara, Satoshi Yasuda, Simon Hikiri, Tomohiko Hayashi, Mitsunori Ikeguchi, Takeshi Murata, Masahiro Kinoshita

    The Journal of Physical Chemistry B   122 ( 16 )   4418 - 4427   2018年4月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acs.jpcb.8b00443

    PubMed

    researchmap

  • Multiscale molecular dynamics simulations of rotary motor proteins 査読

    Toru Ekimoto, Mitsunori Ikeguchi

    Biophysical Reviews   10 ( 2 )   605 - 615   2018年4月

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:Springer Verlag  

    Protein functions require specific structures frequently coupled with conformational changes. The scale of the structural dynamics of proteins spans from the atomic to the molecular level. Theoretically, all-atom molecular dynamics (MD) simulation is a powerful tool to investigate protein dynamics because the MD simulation is capable of capturing conformational changes obeying the intrinsically structural features. However, to study long-timescale dynamics, efficient sampling techniques and coarse-grained (CG) approaches coupled with all-atom MD simulations, termed multiscale MD simulations, are required to overcome the timescale limitation in all-atom MD simulations. Here, we review two examples of rotary motor proteins examined using free energy landscape (FEL) analysis and CG-MD simulations. In the FEL analysis, FEL is calculated as a function of reaction coordinates, and the long-timescale dynamics corresponding to conformational changes is described as transitions on the FEL surface. Another approach is the utilization of the CG model, in which the CG parameters are tuned using the fluctuation matching methodology with all-atom MD simulations. The long-timespan dynamics is then elucidated straightforwardly by using CG-MD simulations.

    DOI: 10.1007/s12551-017-0373-4

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • Energetics and conformational pathways of functional rotation in the multidrug transporter AcrB 査読

    Yasuhiro Matsunaga, Tsutomu Yamane, Tohru Terada, Kei Moritsugu, Hiroshi Fujisaki, Satoshi Murakami, Mitsunori Ikeguchi, Akinori Kidera

    eLife   7   e31715   2018年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:eLife Sciences Publications Ltd  

    The multidrug transporter AcrB transports a broad range of drugs out of the cell by means of the proton-motive force. The asymmetric crystal structure of trimeric AcrB suggests a functionally rotating mechanism for drug transport. Despite various supportive forms of evidence from biochemical and simulation studies for this mechanism, the link between the functional rotation and proton translocation across the membrane remains elusive. Here, calculating the minimum free energy pathway of the functional rotation for the complete AcrB trimer, we describe the structural and energetic basis behind the coupling between the functional rotation and the proton translocation at atomic resolution. Free energy calculations show that protonation of Asp408 in the transmembrane portion of the drug-bound protomer drives the functional rotation. The conformational pathway identifies vertical shear motions among several transmembrane helices, which regulate alternate access of water in the transmembrane as well as peristaltic motions that pump drugs in the periplasm.

    DOI: 10.7554/eLife.31715

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • Ionic scattering factors of atoms that compose biological molecules 査読

    Koji Yonekura, Rei Matsuoka, Yoshiki Yamashita, Tsutomu Yamane, Mitsunori Ikeguchi, Akinori Kidera, Saori Maki-Yonekura

    IUCrJ   5 ( Pt 3 )   348 - 353   2018年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Union of Crystallography  

    Ionic scattering factors of atoms that compose biological molecules have been computed by the multi-configuration Dirac-Fock method. These ions are chemically unstable and their scattering factors had not been reported except for O-. Yet these factors are required for the estimation of partial charges in protein molecules and nucleic acids. The electron scattering factors of these ions are particularly important as the electron scattering curves vary considerably between neutral and charged atoms in the spatial-resolution range explored in structural biology. The calculated X-ray and electron scattering factors have then been parameterized for the major scattering curve models used in X-ray and electron protein crystallography and single-particle cryo-EM. The X-ray and electron scattering factors and the fitting parameters are presented for future reference.

    DOI: 10.1107/S2052252518005237

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • SAXS-MD法によるビタミンD受容体リガンド結合ドメインの アポ型およびアンタゴニスト結合型構造の解析

    穴見 康昭, 清水 伸隆, 浴本 亨, 江川 大地, 伊藤 俊将, 池口 満徳, 山本 恵子

    ビタミン   92 ( 1 )   18 - 20   2018年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本ビタミン学会  

    DOI: 10.20632/vso.92.1_18

    CiNii Books

    CiNii Research

    researchmap

    その他リンク: https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I028798270

  • Hybrid Methods for Modeling Protein Structures Using Molecular Dynamics Simulations and Small-Angle X-Ray Scattering Data. 査読

    Ekimoto T, Ikeguchi M

    Advances in experimental medicine and biology   1105   237 - 258   2018年

  • Statistical thermodynamics for the unexpectedly large difference between disaccharide stereoisomers in terms of solubility in water 査読

    Simon Hikiri, Tomohiko Hayashi, Mitsunori Ikeguchi, Masahiro Kinoshita

    Physical Chemistry Chemical Physics   20 ( 36 )   23684 - 23693   2018年

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    <p>We unravel the physical origins of the large difference between cellobiose and maltose, which consist of two β-1,4 and α-1,4 linked <sc>d</sc>-glucose units, respectively, in terms of the solubility in water.</p>

    DOI: 10.1039/c8cp04377a

    PubMed

    researchmap

  • MD-SAXS法によるビタミンD受容体リガンド結合ドメインの不活性型および活性阻害型の溶液構造解析 査読

    清水伸隆, 浴本 亨, 穴見康昭, 伊藤俊将, 池口満徳, 山本恵子

    放射光   30 ( 6 )   264 - 276   2017年11月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    researchmap

  • Structureof the Dnmt1 Reader Module Complexed with a Unique Two-Mono-Ubiquitin Mark on Histone H3 Reveals the Basis for DNA Methylation Maintenance 査読

    Satoshi Ishiyama, Atsuya Nishiyama, Yasushi Saeki, Kei Moritsugu, Daichi Morimoto, Luna Yamaguchi, Naoko Arai, Rumie Matsumura, Toru Kawakami, Yuichi Mishima, Hironobu Hojo, Shintaro Shimamura, Fuyuki Ishikawa, Shoji Tajima, Keiji Tanaka, Mariko Ariyoshi, Masahiro Shirakawa, Mitsunori Ikeguchi, Akinori Kidera, Isao Suetake, Kyohei Arita, Makoto Nakanishi

    MOLECULAR CELL   68 ( 2 )   350 - +   2017年10月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    The proper location and timing of Dnmt1 activation are essential for DNA methylation maintenance. We demonstrate here that Dnmt1 utilizes two-monoubiquitylated histone H3 as a unique ubiquitin mark for its recruitment to and activation at DNA methylation sites. The crystal structure of the replication foci targeting sequence (RFTS) of Dnmt1 in complex with H3-K18Ub/23Ub reveals striking differences to the known ubiquitin-recognition structures. The two ubiquitins are simultaneously bound to the RFTS with a combination of canonical hydrophobic and atypical hydrophilic interactions. The C-lobe of RFTS, together with the K23Ub surface, also recognizes the N-terminal tail of H3. The binding of H3K18Ub/23Ub results in spatial rearrangement of two lobes in the RFTS, suggesting the opening of its active site. Actually, incubation of Dnmt1 with H3K18Ub/23Ub increases its catalytic activity in vitro. Our results therefore shed light on the essential role of a unique ubiquitin-binding module in DNA methylation maintenance.

    DOI: 10.1016/j.molcel.2017.09.037

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Dissection of the angle of single fluorophore attached to the nucleotide in corkscrewing microtubules 査読

    Shoko Fujimura, Yuko Ito, Mitsunori Ikeguchi, Kengo Adachi, Junichiro Yajima, Takayuki Nishizaka

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS   485 ( 3 )   614 - 620   2017年4月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE  

    Direct dissection of the angles of single fluorophores under an optical microscope has been a challenging approach to study the dynamics of proteins in an aqueous solution. For angle quantifications of single substrates, however, there was only one report (Nishizaka et al., 2014) because of difficulties of construction of experimental systems with active proteins working at the single-molecule level. We here show precise estimation of orientation of single fluorescent nucleotides bound to single tubulins that comprise microtubule. When single -headed kinesins immobilized on a glass surface drive the sliding of microtubules, microtubules show corkscrewing with regular pitches (Yajima et al., 2005 & 2008). We found, by using a three-dimensional tracking microscope, that S8A mutant kinesin also showed precise corkscrewing with a 330-m pitch, which is 13% longer than that of the wild type. The assay with the mutant was combined with a defocused imaging technique to visualize the rotational behavior of fluorescent nucleotide bound to corkscrewing microtubule. Notably, the defocused pattern of single TAMRA-GTP periodically changed, precisely correlating to its precession movement. The time course of the change in the fluorophore angle projected to the xy-plane enabled to estimate both the fluorophore orientation against microtubule axis and the precision of angle-determination of analyses system. The orientation showed main distribution with peaks at -40, 50 and 60. To identify their molecular conformations, the rigorous docking simulations were performed using an atomic-level structure modeled by fitting x-ray crystal structures to the cryo-electron microscopy map. Among isomers, 2'-O-EDA-GDP labeled with 5- or 6-TAMRA were mainly specified as possible candidates as a substrate, which suggested the hydrolysis of TAMRA-GTP by tubulins. (C) 2017 Elsevier Inc. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.01.165

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Rotation Mechanism of Molecular Motor V-1-ATPase Studied by Multiscale Molecular Dynamics Simulation 査読

    Yuta Isaka, Toru Ekimoto, Yuichi Kokabu, Ichiro Yamato, Takeshi Murata, Mitsunori Ikeguchi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   112 ( 5 )   911 - 920   2017年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Enterococcus hirae V-1-ATPase is a molecular motor composed of the A(3)B(3) hexamer ring and the central stalk. In association with ATP hydrolysis, three catalytic AB pairs in the A(3)B(3) ring undergo conformational changes, which lead to a 120 degrees rotation of the central stalk. To understand how the conformational changes of three catalytic pairs induce the 120 degrees rotation of the central stalk, we performed multiscale molecular dynamics (MD) simulations in which coarse-grained and all-atom MD simulations were combined using a fluctuation matching methodology. During the rotation, a catalytic AB pair spontaneously adopted an intermediate conformation, which was not included in the initial inputs of the simulations and was essentially close to the "bindable-like'' structure observed in a recently solved crystal structure. Furthermore, the creation of a space between the bindable-like and tight pairs was required for the central stalk to rotate without steric hindrance. These cooperative rearrangements of the three catalytic pairs are crucial for the rotation of the central stalk.

    DOI: 10.1016/j.bpj.2017.01.029

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • SAXS-MD解析を用いたビタミンD受容体のアポ型及びアンタゴニスト結合型構造の解析

    山本 恵子, 穴見 康昭, 清水 伸隆, 浴本 亨, 江川 大地, 伊藤 俊将, 池口 満徳

    日本薬学会年会要旨集   137年会 ( 2 )   94 - 94   2017年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:(公社)日本薬学会  

    researchmap

  • Computational Methods for Configurational Entropy Using Internal and Cartesian Coordinates 査読

    Simon Hikiri, Takashi Yoshidome, Mitsunori Ikeguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION   12 ( 12 )   5990 - 6000   2016年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    The configurational entropy of solute molecules is a crucially important quantity to study various biophysical processes. Consequently, it is necessary to establish an efficient quantitative computational method to calculate configurational entropy as accurately as possible. In the present paper, we investigate the quantitative performance of the quasi-harmonic and related computational methods, including widely used methods implemented in popular molecular dynamics (MD) software packages, compared with the Clausius method, which is capable of accurately computing the change of the configurational entropy upon temperature change. Notably, we focused on the choice of the coordinate systems (i.e., internal or Cartesian coordinates). The Boltzmann-quasi-harmonic (BQH) method using internal coordinates outperformed all the six methods examined here. The introduction of improper torsions in the BQH method improves its performance, and anharmonicity of proper torsions in proteins is identified to be the origin of the superior performance of the BQH method. In contrast, widely used methods implemented in MD packages show rather poor performance. In addition, the enhanced sampling of replica-exchange MD simulations was found to be efficient for the convergent behavior of entropy calculations. Also in folding/unfolding transitions of a small protein, Chignolin, the BQH method was reasonably accurate. However, the independent term without the correlation term in the BQH method was most accurate for the folding entropy among the methods considered in this study, because the QH approximation of the correlation term in the BQH method was no longer valid for the divergent unfolded structures.

    DOI: 10.1021/acs.jctc.6b00563

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Apo- and Antagonist-Binding Structures of Vitamin D Receptor Ligand-Binding Domain Revealed by Hybrid Approach Combining Small-Angle X-ray Scattering and Molecular Dynamics 査読

    Yasuaki Anami, Nobutaka Shimizu, Toni Eldmoto, Daichi Egawa, Toshimasa Itoh, Mitsunori Ikeguchi, Keiko Yamamoto

    JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY   59 ( 17 )   7888 - 7900   2016年9月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Vitamin D receptor (VDR) controls the expression of numerous genes through the conformational change caused by binding 1 alpha,25-dihydroxyvitamin D-3. Helix 12 in the ligand-lpinding domain (LBD) is key to regulating VDR activation. The structures of apo VDR-LBD and the VDR-LBD antagonist complex are unclear. Here, we reveal their unprecedented structures in solution using a hybrid method combining small-angle X-ray scattering and molecular dynamics simulations. In apo rat VDR-LBD, helix 12 is partially unraveled, and it is positioned around the canonical active position and fluctuates. Helix 11 greatly bends toward the outside at Q396, creating a kink In the rat VDR-LBD/antagonist complex, helix 12 does not generate the activation function 2 surface, arid loop 1112 is remarkably flexible compared to that in the apo rat VDR-LBD. On the basis of these structural insights, we propose a "folding-door model" to deseribe the mechanism of agonism/antagonism of VDR-LBD,

    DOI: 10.1021/acs.jmedchem.6b00682

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Carbohydrate-binding domain of the POMGnT1 stem region modulates O-mannosylation sites of α-dystroglycan. 査読

    Kuwabara N, Manya H, Yamada T, Tateno H, Kanagawa M, Kobayashi K, Akasaka-Manya K, Hirose Y, Mizuno M, Ikeguchi M, Toda T, Hirabayashi J, Senda T, Endo T, Kato R

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   113 ( 33 )   9280 - 9285   2016年8月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1073/pnas.1525545113

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Solution structure of the isolated histone H2A-H2B heterodimer 査読

    Yoshihito Moriwaki, Tsutomu Yamane, Hideaki Ohtomo, Mitsunori Ikeguchi, Jun-ichi Kurita, Masahiko Sato, Aritaka Nagadoi, Hideaki Shimojo, Yoshifumi Nishimura

    SCIENTIFIC REPORTS   6   24999   2016年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    During chromatin-regulated processes, the histone H2A-H2B heterodimer functions dynamically in and out of the nucleosome. Although detailed crystal structures of nucleosomes have been established, that of the isolated full-length H2A-H2B heterodimer has remained elusive. Here, we have determined the solution structure of human H2A-H2B by NMR coupled with CS-Rosetta. H2A and H2B each contain a histone fold, comprising four alpha-helices and two beta-strands (alpha(1)-beta(1)-alpha(2)-beta 2-alpha(3)-alpha(C)), together with the long disordered N- and C-terminal H2A tails and the long N-terminal H2B tail. The N-terminal alpha(N) helix, C-terminal beta(3) strand, and 3(10) helix of H2A observed in the H2A-H2B nucleosome structure are disordered in isolated H2A-H2B. In addition, the H2A alpha(1) and H2B alpha(C) helices are not well fixed in the heterodimer, and the H2A and H2B tails are not completely random coils. Comparison of hydrogen-deuterium exchange, fast hydrogen exchange, and {H-1}-N-15 hetero-nuclear NOE data with the CS-Rosetta structure indicates that there is some conformation in the H2A 3(10) helical and H2B Lys11 regions, while the repression domain of H2B (residues 27-34) exhibits an extended string-like structure. This first structure of the isolated H2A-H2B heterodimer provides insight into its dynamic functions in chromatin.

    DOI: 10.1038/srep24999

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • An Accurate and Efficient, Computational Method for the Hydration Free Energy of Large and Complex Molecules 査読

    Yoshidome Takashi, Ekimoto Toru, Matubayasi Nobuyuki, Harano Yuichi, Kinoshita Masahiro, Ikeguchi Mitsunori

    BIOPHYSICAL JOURNAL   110 ( 3 )   328A - 329A   2016年2月

  • 19pBW-10 ディフュージョンマップ法を用いたタンパク質2次元回折パターンの構造多形の観点からの分類

    吉留 崇, 関口 優希, 苙口 友隆, 中迫 雅由, 池口 満徳

    日本物理学会講演概要集   71   3180 - 3180   2016年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

    DOI: 10.11316/jpsgaiyo.71.1.0_3180

    CiNii Books

    researchmap

  • Conformational Change in gamma(120) and gamma(240) of F-1-ATPase from the Aspect of Difference of Nucleotides by Advanced TIRF Microscope 査読

    Mikami Nagisa, Ito Yuko, Adachi Kengo, Ikeguchi Mitsunori, Nishizaka Takayuki

    Biophysical Journal   110 ( 3 )   164A   2016年

  • Itinerary profiling to analyze a large number of protein-folding trajectories. 査読

    Ota M, Ikeguchi M, Kidera A

    Biophysics and physicobiology   13   295 - 304   2016年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    <p>Understanding how proteins fold through a vast number of unfolded states is a major subject in the study of protein folding. Herein, we present itinerary profiling as a simple method to analyze molecular dynamics trajectories, and apply this method to Trp-cage. In itinerary profiling, structural clusters included in a trajectory are represented by a bit sequence, and a number of trajectories, as well as the structural clusters, can be compared and classified. As a consequence, the structural clusters that characterize the foldability of trajectories were able to be identified. The connections between the clusters were then illustrated as a network and the structural features of the clusters were examined. We found that in the true folding funnel, Trp-cage formed a left-handed main-chain topology and the Trp6 side-chain was located at the front of the main-chain ring, even in the initial unfolded states. In contrast, in the false folding funnel of the pseudo-native states, in which the Trp6 side-chain is upside down in the protein core, Trp-cage had a right-handed main-chain topology and the Trp side-chain was at the back. The initial topological partition, as determined by the main-chain handedness and the location of the Trp residue, predetermines Trp-cage foldability and the destination of the trajectory to the native state or the pseudo-native states.</p>

    DOI: 10.2142/biophysico.13.0_295

    PubMed

    researchmap

  • Classification of projection images of proteins with structural polymorphism by manifold: A simulation study for x-ray free-electron laser diffraction imaging 査読

    Takashi Yoshidome, Tomotaka Oroguchi, Masayoshi Nakasako, Mitsunori Ikeguchi

    Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics   92 ( 3 )   032710   2015年9月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society  

    Coherent x-ray diffraction imaging (CXDI) enables us to visualize noncrystalline sample particles with micrometer to submicrometer dimensions. Using x-ray free-electron laser (XFEL) sources, two-dimensional diffraction patterns are collected from fresh samples supplied to the irradiation area in the "diffraction-before-destruction" scheme. A recent significant increase in the intensity of the XFEL pulse is promising and will allow us to visualize the three-dimensional structures of proteins using XFEL-CXDI in the future. For the protocol proposed for molecular structure determination using future XFEL-CXDI [T. Oroguchi and M. Nakasako, Phys. Rev. E 87, 022712 (2013)10.1103/PhysRevE.87.022712], we require an algorithm that can classify the data in accordance with the structural polymorphism of proteins arising from their conformational dynamics. However, most of the algorithms proposed primarily require the numbers of conformational classes, and then the results are biased by the numbers. To improve this point, here we examine whether a method based on the manifold concept can classify simulated XFEL-CXDI data with respect to the structural polymorphism of a protein that predominantly adopts two states. After random sampling of the conformations of the two states and in-between states from the trajectories of molecular dynamics simulations, a diffraction pattern is calculated from each conformation. Classification was performed by using our custom-made program suite named enma, in which the diffusion map (DM) method developed based on the manifold concept was implemented. We successfully classify most of the projection electron density maps phase retrieved from diffraction patterns into each of the two states and in-between conformations without the knowledge of the number of conformational classes. We also examined the classification of the projection electron density maps of each of the three states with respect to the Euler angle. The present results suggest that the DM method is imperative for future applications of XFEL-CXDI experiments for proteins, and clarify issues to be taken care of in the future application.

    DOI: 10.1103/PhysRevE.92.032710

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • An accurate and efficient computation method of the hydration free energy of a large, complex molecule 査読

    Takashi Yoshidome, Toru Ekimoto, Nobuyuki Matubayasi, Yuichi Harano, Masahiro Kinoshita, Mitsunori Ikeguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS   142 ( 17 )   175101   2015年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    The hydration free energy (HFE) is a crucially important physical quantity to discuss various chemical processes in aqueous solutions. Although an explicit-solvent computation with molecular dynamics (MD) simulations is a preferable treatment of the HFE, huge computational load has been inevitable for large, complex solutes like proteins. In the present paper, we propose an efficient computation method for the HFE. In our method, the HFE is computed as a sum of. &lt; U-UV &gt;/2 (&lt; U-UV &gt; is the ensemble average of the sum of pair interaction energy between solute and water molecule) and the water reorganization term mainly reflecting the excluded volume effect. Since &lt; U-UV &gt; can readily be computed through a MD of the system composed of solute and water, an efficient computation of the latter term leads to a reduction of computational load. We demonstrate that the water reorganization term can quantitatively be calculated using the morphometric approach (MA) which expresses the term as the linear combinations of the four geometric measures of a solute and the corresponding coefficients determined with the energy representation (ER) method. Since the MA enables us to finish the computation of the solvent reorganization term in less than 0.1 s once the coefficients are determined, the use of the MA enables us to provide an efficient computation of the HFE even for large, complex solutes. Through the applications, we find that our method has almost the same quantitative performance as the ER method with substantial reduction of the computational load. (C) 2015 AIP Publishing LLC.

    DOI: 10.1063/1.4919636

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 全原子分子動力学計算が解き明かす分子モーターの回転機構 招待 査読

    伊藤 祐子, 池口 満徳

    生物物理   55   23 - 26   2015年2月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    DOI: 10.2142/biophys.55.023

    researchmap

  • Mechanism of the αβ conformational change in F1-ATPase after ATP hydrolysis 査読

    Y. Ito, M. Ikeguchi

    Biophys. J.   108 ( 1 )   85 - 97   2015年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.bpj.2014.11.1853

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • Finite-Size Effect on the Charging Free Energy of Protein in Explicit Solvent 査読

    Toru Ekimoto, Nobuyuki Matubayasi, Mitsunori Ikeguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION   11 ( 1 )   215 - 223   2015年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    The finite-size effect in periodic system is examined for the charging free energy of protein in explicit solvent over a variety of charged states. The key to the finite-size correction is the self-energy, which is defined as the interaction energy of the solute with its own periodic images and the neutralizing background. By employing the thermodynamic-integration method with systematically varied sizes of the unit cell of molecular dynamics (MD) simulations, we show for ubiquitin that the self-energy corrects the finite-size effect on the charging free energy within 1 kcal/mol at total charges of -5e, -1e, neutral, and +1e and within 5 kcal/mol even for a highly charged state with +8e. We then sought the additional correction from the solvation effect using the numerical solution to the Poisson equation of the protein with implicit solvent. This correction reduces the cell-size dependence of the charging free energy at +8e to 3 kcal/mol and is well expressed as the self-energy divided by the dielectric constant of solvent water.

    DOI: 10.1021/ct5008394

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 19aCT-9 ディフュージョンマップ法を用いた位相回復像の分類

    吉留 崇, 苙口 友隆, 中迫 雅由, 池口 満徳

    日本物理学会講演概要集   70   3019 - 3019   2015年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

    DOI: 10.11316/jpsgaiyo.70.2.0_3019

    CiNii Books

    researchmap

  • Molecular Dynamics Simulations of F-1-ATPase 査読

    Yuko Ito, Mitsunori Ikeguchi

    PROTEIN CONFORMATIONAL DYNAMICS   805   411 - 440   2014年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER-VERLAG BERLIN  

    F-1-ATPase is a rotary motor enzyme. Despite many theoretical and experimental studies, the molecular mechanism of the motor rotation is still not fully understood. However, plenty of available data provide a clue as to how this molecular motor rotates: with nucleotide perturbations, the catalytically active beta subunit propagates its structural changes to the entire alpha(3)beta(3) complex via both sides of the subunits, resulting that asymmetry is created in the alpha(3)beta(3) hexamer ring. In the sequential reaction step, the structure of the asymmetrical alpha(3)beta(3) complex changes from one state to the other due to the nucleotide perturbations, and the gamma subunit axis follows the sequentially changing alpha(3)beta(3) structure. Therefore, there are mainly two essential elements for motor rotation: the conformational change of the beta subunit and the asymmetrical structure of the alpha(3)beta(3) subunit complex. Therefore, this chapter reports a series of studies focused on these two elements via combinational approaches of molecular dynamics (MD) simulations and experimental or other theoretical studies. In addition to the motor rotation factors, the combined study also revealed other important elements of F-1-ATPase, such as torque transmission and the chemical reaction pathway, which is described in the later part of this chapter. All of these results provide insight into the rotational mechanism and deepen the understanding of this molecular motor.

    DOI: 10.1007/978-3-319-02970-2_17

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 3SBA-02 The conformational change mechanism of the β subunit in F1-ATPase revealed by all-atom MD simulations(分子機械デザイン,シンポジウム,第52回日本生物物理学会年会(2014年度))

    Yuko Ito, Mitsunori Ikeguchi

    生物物理   54 ( 1 )   S136   2014年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.54.S136_6

    researchmap

  • 3P149 Molecular dynamics simulations of the β subunit in F_1-ATPase : Relation between the large-scale structural change and common motifs(11. Molecular motor,Poster,The 52nd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan(BSJ2014))

    Ito Yuko, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   54 ( 1 )   S273   2014年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.54.S273_5

    researchmap

  • 2P052 Calculation methods for configurational entropy from molecular dynamics simulations(01C. Protein: Property,Poster,The 52nd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan(BSJ2014))

    Hikiri Simon, Yoshidome Takashi, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   54 ( 1 )   S203   2014年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.54.S203_4

    researchmap

  • 1P294 マニフォールドの概念に基づく新規画像分類法を用いた投影イメージの解析(27. バイオイメージング,ポスター,第52回日本生物物理学会年会(2014年度))

    Yoshidome Takashi, Oroguchi Tomotaka, Nakasako Masayoshi, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   54 ( 1 )   S189   2014年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.54.S189_6

    researchmap

  • 2P120 ヌクレオソーム3量体の構造ダイナミクスの粗視化分子動力学法とX線小角散乱による研究(05A. 核酸:構造・物性,ポスター,第52回日本生物物理学会年会(2014年度))

    Takagi Yusuke, Kokabu Yuichi, Oda Takashi, Tachiwana Hiroaki, Kenzaki Hiroo, Kurumizaka Hitoshi, Sato Mamoru, Ikeguchi Mitsunori, Takada Shoji

    生物物理   54 ( 1 )   S214   2014年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.54.S214_6

    researchmap

  • Free Energy Simulations for the Conformational Change of the alpha beta Subunits in F-1-ATPase After the ATP Hydrolysis 査読

    Ito Yuko, Ikeguchi Mitsunori

    Biophysical Journal   106 ( 2 )   611A   2014年

  • Functional Rotation Induced by Alternating Protonation States in the Multidrug Transporter AcrB: All-Atom Molecular Dynamics Simulations 査読

    Tsutomu Yamane, Satoshi Murakami, Mitsunori Ikeguchi

    BIOCHEMISTRY   52 ( 43 )   7648 - 7658   2013年10月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    The multidrug transporter AcrB actively exports a wide variety of noxious compounds using proton-motive force as an energy source in Gram-negative bacteria. AcrB adopts an asymmetric structure comprising three protomers with different conformations that are sequentially converted during drug export; these cyclic conformational changes during drug export are referred to as functional rotation. To investigate functional rotation driven by proton-motive force, all-atom molecular dynamics simulations were performed. Using different protonation states for the titratable residues in the middle of the transmembrane domain, our simulations revealed the correlation between the specific protonation states and the side-chain configurations. Changing the protonation state for Asp408 induced a spontaneous structural transition, which suggests that the proton translocation stoichiometry may be one proton per functional rotation cycle. Furthermore, our simulations demonstrate that alternating the protonation states in the transmembrane domain induces functional rotation in the porter domain, which is primarily responsible for drug transport.

    DOI: 10.1021/bi400119v

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Molecular modeling and molecular dynamics simulations of recombinase Rad51 査読

    Yuichi Kokabu, Mitsunori Ikeguchi

    Biophysical Journal   104 ( 7 )   1556 - 1565   2013年4月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The Rad51 ATPase plays central roles in DNA homologous recombination. Yeast Rad51 dimer structure in the active form of the filament was constructed using homology modeling techniques, and all-atom molecular dynamics (MD) simulations were performed using the modeled structure. We found two crucial interaction networks involving ATP: one is among the γ-phosphate of ATP, K+ ions, H352, and D374
    the other is among the adenine ring of ATP, R228, and P379. Multiple MD simulations were performed in which the number of bound K + ions was changed. The simulated structures suggested that K + ions are indispensable for the stabilization of the active dimer and resemble the arginine and lysine fingers of other P-loop containing ATPases and GTPases. MD simulations also showed that the adenine ring of ATP mediates interactions between adjacent protomers. Furthermore, in MD simulations starting from a structure just after ATP hydrolysis, the opening motion corresponding to dissociation from DNA was observed. These results support the hypothesis that ATP and K+ ions function as glue between protomers. © 2013 Biophysical Society.

    DOI: 10.1016/j.bpj.2013.02.014

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • Gas-Phase Structure of the Histone Multimers Characterized by Ion Mobility Mass Spectrometry and Molecular Dynamics Simulation 査読

    Kazumi Saikusa, Sotaro Fuchigami, Kyohei Takahashi, Yuuki Asano, Aritaka Nagadoi, Hiroaki Tachiwana, Hitoshi Kurumizaka, Mitsunori Ikeguchi, Yoshifumi Nishimura, Satoko Akashi

    ANALYTICAL CHEMISTRY   85 ( 8 )   4165 - 4171   2013年4月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    The minimum structural unit of chromatin is the nucleosome core particle (NCP), consisting of 146 bp of DNA wrapped around a histone octamer, which itself contains two H2A/H2B dimers and one (H3/H4)(2) tetramer. These multimers possess functionally important tail regions that are intrinsically disordered. In order to elucidate the mechanisms behind NCP assembly and disassembly processes, which are highly related to gene expression, structural characterization of the H2A/H2B dimer and (H3/H4)(2) tetramer will be of importance. In the present study, human histone multimers with disordered tail regions were characterized by electrospray ionization (ESI) ion mobility-mass spectrometry (IM-MS) and molecular dynamics (MD) simulation. Experimentally obtained arrival times of these histone multimer ions showed rather wide distributions, implying that multiple conformers exist for each histone multimer in the gas phase. To examine their structures, MD simulations of the histone multimers were performed first in solution and then in vacuo at four temperatures, resulting in a variety of histone multimer structures. Theoretical collision cross-section (CCS) values calculated for the simulated structures revealed that structural models with smaller CCS values had more compact tail regions than those with larger CCS values. This implied that variation of the CCS values of the histone multimers were primarily due to the random behaviors of the tail regions in the gas phase. The combination of IM-MS and MD simulation enabled clear and comprehensive characterization of the gas-phase structures of histone multimers containing disordered tails.

    DOI: 10.1021/ac400395j

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Molecular dynamics simulations of yeast F1-ATPase before and after 16-degree rotation of the γ subunit. 査読

    Y. Ito, T. Yoshidome, N. Matubayasi, M. Kinoshita, M. Ikeguchi

    J. Phys. Chem. B   117 ( 12 )   3298 - 3307   2013年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/jp312499u

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Molecular Dynamics Simulations of Yeast F-1-ATPase Before and after 16-Degree Rotation of the Gamma Subunit 査読

    Ito Yuko, Yoshidome Takashi, Matubayasi Nobuyuki, Kinoshita Masahiro, Ikeguchi Mitsunori

    BIOPHYSICAL JOURNAL   104 ( 2 )   332A   2013年1月

  • 3P165 腸球菌由来V_1ATPaseの軸強制回転シミュレーションによる回転機構の解明(11.分子モーター,ポスター,日本生物物理学会年会第51回(2013年度))

    Isaka Yuta, Yamato Ichiro, Murata Takeshi, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   53 ( 1 )   S239   2013年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.53.S239_2

    researchmap

  • 3P164 F1-ATPase βサブユニットの全原子溶媒和自由エネルギー解析(11.分子モーター,ポスター,日本生物物理学会年会第51回(2013年度))

    Ekimoto Toru, Ikeguchi Mitsunori, Matubayasi Nobuyuki

    生物物理   53 ( 1 )   S239   2013年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.53.S239_1

    researchmap

  • Protein dynamics investigated by small-angle x-ray scattering and molecular dynamics simulations 査読

    Tomotaka Oroguchi, Mitsunori Ikeguchi, Mamoru Sato

    日本結晶学会誌   55   24-31   2013年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    researchmap

  • Characterisation of an intrinsically disordered protein complex of Swi5-Sfr1 by ion mobility mass spectrometry and small-angle X-ray scattering 査読

    Kazumi Saikusa, Naoyuki Kuwabara, Yuichi Kokabu, Yu Inoue, Mamoru Sato, Hiroshi Iwasaki, Toshiyuki Shimizu, Mitsunori Ikeguchi, Satoko Akashi

    ANALYST   138 ( 5 )   1441 - 1449   2013年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ROYAL SOC CHEMISTRY  

    It is now recognized that intrinsically disordered proteins (IDPs) play important roles as hubs in intracellular networks, and their structural characterisation is of significance. However, due to their highly dynamic features, it is challenging to investigate the structures of IDPs solely by conventional methods. In the present study, we demonstrate a novel method to characterise protein complexes using electrospray ionization ion mobility mass spectrometry (ESI-IM-MS) in combination with small-angle X-ray scattering (SAXS). This method enables structural characterisation even of proteins that have difficulties in crystallisation. With this method, we have characterised the Schizosaccharomyces pombe Swi5-Sfr1 complex, which is expected to have a long disordered region at the N-terminal portion of Sfr1. ESI-IM-MS analysis of the Swi5-Sfr1 complex revealed that its experimental collision cross-section (CCS) had a wide distribution, and the CCS values of the most dominant ions were similar to 56% of the theoretically calculated value based on the SAXS low-resolution model, suggesting a significant size reduction in the gas phase. The present study demonstrates that the newly developed method for calculation of the theoretical CCSs of the SAXS low-resolution models of proteins allows accurate evaluation of the experimental CCS values of IDPs provided by ESI-IM-MS by comparing with the low-resolution solution structures. Furthermore, it was revealed that the combination of ESI-IM-MS and SAXS is a promising method for structural characterisation of protein complexes that are unable to crystallise.

    DOI: 10.1039/c2an35878f

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 1P059 分子動力学シミュレーションによる構造エントロピー計算法の比較(01C. 蛋白質:物性,ポスター,日本生物物理学会年会第51回(2013年度))

    Hikiri Simon, Yoshidome Takashi, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   53 ( 1 )   S115   2013年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.53.S115_5

    researchmap

  • 3P166 Free energy simulations for the conformational change of the αβ subunits in F_1-ATPase after the ATP hydrolysis(11. Molecular motor,Poster)

    Ito Yuko, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   53 ( 1 )   S239   2013年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.53.S239_3

    researchmap

  • Role of the DELSEED Loop in Torque Transmission of F-1-ATPase 査読

    Mizue Tanigawara, Kazuhito V. Tabata, Yuko Ito, Jotaro Ito, Rikiya Watanabe, Hiroshi Ueno, Mitsunori Ikeguchi, Hiroyuki Noji

    BIOPHYSICAL JOURNAL   103 ( 5 )   970 - 978   2012年9月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    F-1-ATPase is an ATP-driven rotary motor that generates torque at the interface between the catalytic beta-subunits and the rotor gamma-subunit. The beta-subunit inwardly rotates the C-terminal domain upon nucleotide binding/dissociation; hence, the region of the C-terminal domain that is in direct contact with gamma-termed the DELSEED loop-is thought to play a critical role in torque transmission. We substituted all the DELSEED loop residues with alanine to diminish specific DELSEED loop-gamma interactions and with glycine to disrupt the loop structure. All the mutants rotated unidirectionally with kinetic parameters comparable to those of the wild-type F-1, suggesting that the specific interactions between DELSEED loop and gamma is not involved in cooperative interplays between the catalytic beta-subunits. Glycine substitution mutants generated half the torque of the wild-type F-1, whereas the alanine mutant generated comparable torque. Fluctuation analyses of the glycine/alanine. mutants revealed that the gamma-subunit was less tightly held in the alpha(3)beta(3)-stator ring of the glycine mutant than in the wild-type F-1 and the alanine mutant. Molecular dynamics simulation showed that the DELSEED loop was disordered by the glycine substitution, whereas it formed an alpha-helix in the alanine mutant. Our results emphasize the importance of loop rigidity for efficient torque transmissions.

    DOI: 10.1016/j.bpj.2012.06.054

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • MD-SAXS method with nonspherical boundaries 査読

    Tomotaka Oroguchi, Mitsunori Ikeguchi

    Chemical Physics Letter   541   117-121   2012年7月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    researchmap

  • Characterization of Experimentally Determined Native-Structure Models of a Protein Using Energetic and Entropic Components of Free-Energy Function 査読

    Hirokazu Mishima, Satoshi Yasuda, Takashi Yoshidome, Hiraku Oshima, Yuichi Harano, Mitsunori Ikeguchi, Masahiro Kinoshita

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B   116 ( 27 )   7776 - 7786   2012年7月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    We show how to characterize the native-structure models of a protein using our free-energy function F which is based on hydration thermodynamics. Ubiquitin is adopted as an example protein. We consider models determined by the X-ray crystallography and two types of NMR model sets. A model set of type 1 comprises candidate models for a fixed native structure, and that of type 2 forms an ensemble of structures representing the structural variability of the native state. In general, the X-ray models give lower F than the NMR models. There is a trend that, as a model deviates more from the model with the lowest F among the X-ray models, its F becomes higher. Model sets of type 1 and those of type 2, respectively, exhibit two different characteristics with respect to the correlation between the deviation and F. It is argued that the total amount of constraints such as NOEs effectively taken into account in constructing the NMR models can be examined by analyzing the behavior of F. We investigate structural characteristics of the models in terms of the energetic and entropic components of F which are relevant to intramolecular hydrogen bonding and to backbone and side-chain packing, respectively.

    DOI: 10.1021/jp301541z

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Comparative Simulations of the Ground State and the M-Intermediate State of the Sensory Rhodopsin II-Transducer Complex with a HAMP Domain Model 査読

    Koro Nishikata, Mitsunori Ikeguchi, Akinori Kidera

    BIOCHEMISTRY   51 ( 30 )   5958 - 5966   2012年7月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    The complex of sensory rhodopsin II (SRII) and its cognate transducer HtrII (2:2 SRII-HtrII complex) consists of a photoreceptor and its signal transducer, respectively, associated with negative phototaxis in extreme halophiles. In this study to investigate how photoexcitation in SRII affects the structures of the complex, we conducted two series of molecular dynamics simulations of the complex of SRII and truncated HtrII (residues 1-136) of Natronomonas pharaonis linked with a modeled HAMP domain in the lipid bilayer using the two crystal structures of the ground state and the M-intermediate state as the starting structures. The simulation results showed significant enhancements of the structural differences observed between the two crystal structures. Helix F of SRII showed an outward motion, and the C-terminal end of transmembrane domain 2 (TM2) in HtrII rotated by similar to 10 degrees. The most significant structural changes were observed in the overall orientations of the two SRII molecules, closed in the ground state and open in the M-state. This change was attributed to substantial differences in the structure of the four-helix bundle of the HtrII dimer causing the apparent rotation of TM2. These simulation results established the structural basis for the various experimental observations explaining the structural differences between the ground state and the M-intermediate state.

    DOI: 10.1021/bi300696b

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Molecular Mechanism of ATP Hydrolysis in F-1-ATPase Revealed by Molecular Simulations and Single-Molecule Observations 査読

    Shigehiko Hayashi, Hiroshi Ueno, Abdul Rajjak Shaikh, Myco Umemura, Motoshi Kamiya, Yuko Ito, Mitsunori Ikeguchi, Yoshihito Komoriya, Ryota Iino, Hiroyuki Noji

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   134 ( 20 )   8447 - 8454   2012年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Enzymatic hydrolysis of nucleotide triphosphate (NTP) plays a pivotal role in protein functions. In spite of its biological significance, however, the chemistry of the hydrolysis catalysis remains obscure because of the complex nature of the reaction. Here we report a study of the molecular mechanism of hydrolysis of adenosine triphosphate (ATP) in F-1-ATPase, an ATP-driven rotary motor protein. Molecular simulations predicted and single-molecule observation experiments verified that the rate-determining step (RDS) is proton transfer (PT) from the lytic water molecule, which is strongly activated by a metaphosphate generated by a preceding P-gamma-O-beta bond dissociation (POD). Catalysis of the POD that triggers the chain activation of the PT is fulfilled by hydrogen bonds between Walker motif A and an arginine finger, which commonly exist in many NTPases. The reaction mechanism unveiled here indicates that the protein can regulate the enzymatic activity for the function in both the POD and PT steps despite the fact that the RDS is the PT step.

    DOI: 10.1021/ja211027m

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Mechanistic Insights into the Activation of Rad51-Mediated Strand Exchange from the Structure of a Recombination Activator, the Swi5-Sfr1 Complex 査読

    Naoyuki Kuwabara, Yasuto Murayama, Hiroshi Hashimoto, Yuuichi Kokabu, Mitsunori Ikeguchi, Mamoru Sato, Kouta Mayanagi, Yasuhiro Tsutsui, Hiroshi Iwasaki, Toshiyuki Shimizu

    STRUCTURE   20 ( 3 )   440 - 449   2012年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Rad51 forms a helical filament on single-stranded DNA and promotes strand exchange between two homologous DNA molecules during homologous recombination. The Swi5-Sfr1 complex interacts directly with Rad51 and stimulates strand exchange. Here we describe structural and functional aspects of the complex. Swi5 and the C-terminal core domain of Sfr1 form an essential activator complex with a parallel coiled-coil heterodimer joined firmly together via two previously uncharacterized leucine-zipper motifs and a bundle. The resultant coiled coil is sharply kinked, generating an elongated crescent-shaped structure suitable for transient binding within the helical groove of the Rad51 filament. The N-terminal region of Sfr1, meanwhile, has an interface for binding of Rad51. Our data suggest that the snug fit resulting from the complementary geometry of the heterodimer activates the Rad51 filament and that the N-terminal domain of Sfr1 plays a role in the efficient recruitment of the Swi5-Sfr1 complex to the Rad51 filaments.

    DOI: 10.1016/j.str.2012.01.005

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 1PS034 分子動力学計算を用いて明らかにするγ16°回転前後のYeast F1-ATPaseの構造的特徴(日本生物物理学会第50回年会(2012年度))

    Ito Yuko, Yoshidome Takashi, Matsubayashi Nobuyuki, Kinoshita Masahiro, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   52   S80   2012年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.52.S80_1

    researchmap

  • 1PT190 イオンモビリティ質量分析と分子動力学シミュレーションを用いた気相中におけるヒストン多量体の構造解析(日本生物物理学会第50回年会(2012年度))

    Saikusa Kazumi, Fuchigami Sotaro, Takahashi Kyohei, Asano Yuuki, Nagadoi Aritaka, Tachiwana Hiroaki, Kurumizaka Hitoshi, Ikeguchi Mitsunori, Nishimura Yoshifumi, Akashi Satoko

    生物物理   52   S101   2012年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.52.S101_4

    researchmap

  • Structural characteristics of yeast F <sub>1</sub>-ATPase before and after 16-degree rotation of the γ subunit: Theoretical analysis focused on the water-entropy effect 査読

    T. Yoshidome, Y. Ito, N. Matubayasi, M. Ikeguchi, M. Kinoshita

    Journal of Chemical Physics   137 ( 3 )   035102   2012年

     詳細を見る

    記述言語:英語  

    DOI: 10.1063/1.4734298

    PubMed

    researchmap

  • Mechanism of the Conformational Change of the F-1-ATPase beta Subunit Revealed by Free-Energy Simulations 査読

    Ito Yuko, Oroguchi Tomotaka, Ikeguchi Mitsunori

    Biophysical Journal   102 ( 3 )   712A   2012年

  • 2PT134 分子動力学シミュレーションによるリジン48結合型ジユビキチンのコンパクト構造の解析(日本生物物理学会第50回年会(2012年度))

    Fuchigami Sotaro, Ikeguchi Mitsunori, Kidera Akinori

    生物物理   52   S127   2012年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.52.S127_5

    researchmap

  • Fission Yeast Swi5-Sfr1 Protein Complex, an Activator of Rad51 Recombinase, Forms an Extremely Elongated Dogleg-shaped Structure 査読

    Yuichi Kokabu, Yasuto Murayama, Naoyuki Kuwabara, Tomotaka Oroguchi, Hiroshi Hashimoto, Yasuhiro Tsutsui, Naohito Nozaki, Satoko Akashi, Satoru Unzai, Toshiyuki Shimizu, Hiroshi Iwasaki, Mamoru Sato, Mitsunori Ikeguchi

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   286 ( 50 )   43569 - 43576   2011年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER SOC BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY INC  

    In eukaryotes, DNA strand exchange is the central reaction of homologous recombination, which is promoted by Rad51 recombinases forming a right-handed nucleoprotein filament on single-stranded DNA, also known as a presynaptic filament. Accessory proteins known as recombination mediators are required for the formation of the active presynaptic filament. One such mediator in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe is the Swi5-Sfr1 complex, which has been identified as an activator of Rad51 that assists in presynaptic filament formation and stimulates its strand exchange reaction. Here, we determined the 1: 1 binding stoichiometry between the two subunits of the Swi5-Sfr1 complex using analytical ultracentrifugation and electrospray ionization mass spectrometry. Small-angle x-ray scattering experiments revealed that the Swi5-Sfr1 complex displays an extremely elongated dogleg-shaped structure in solution, which is consistent with its exceptionally high frictional ratio (f/f(0)) of 2.0 +/- 0.2 obtained by analytical ultracentrifugation. Furthermore, we determined a rough topology of the complex by comparing the small-angle x-ray scattering-based structures of the Swi5-Sfr1 complex and four Swi5-Sfr1-Fab complexes, in which the Fab fragments of monoclonal antibodies were specifically bound to experimentally determined sites of Sfr1. We propose a model for how the Swi5-Sfr1 complex binds to the Rad51 filament, in which the Swi5-Sfr1 complex fits into the groove of the Rad51 filament, leading to an active and stable presynaptic filament.

    DOI: 10.1074/jbc.M111.303339

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • A native disulfide stabilizes non-native helical structures in partially folded states of equine β-lactoglobulin. 査読

    Yamamoto M, Nakagawa K, Fujiwara K, Shimizu A, Ikeguchi M, Ikeguchi M

    Biochemistry   50 ( 49 )   10590 - 10597   2011年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/bi2013239

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Homology-modelled structure of the βB2B3-crystallin heterodimer studied by ion mobility and radical probe MS. 査読

    Downard KM, Kokabu Y, Ikeguchi M, Akashi S

    The FEBS journal   278 ( 21 )   4044 - 4054   2011年11月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/j.1742-4658.2011.08309.x

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Free-energy function for discriminating the native fold of a protein from misfolded decoys 査読

    Satoshi Yasuda, Takashi Yoshidome, Yuichi Harano, Roland Roth, Hiraku Oshima, Koji Oda, Yuji Sugita, Mitsunori Ikeguchi, Masahiro Kinoshita

    PROTEINS-STRUCTURE FUNCTION AND BIOINFORMATICS   79 ( 7 )   2161 - 2171   2011年7月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL  

    In this study, free-energy function (FEF) for discriminating the native fold of a protein from misfolded decoys was investigated. It is a physics-based function using an all-atom model, which comprises the hydration entropy (HE) and the total dehydration penalty (TDP). The HE is calculated using a hybrid of a statistical-mechanical theory applied to a molecular model for water and the morphometric approach. The energetic component is suitably taken into account in a simple manner as the TDP. On the basis of the results from a careful test of the FEF, which have been performed for 118 proteins in representative decoy sets, we show that its performance is distinctly superior to that of any other function. The FEF varies largely from model to model for the candidate models for the native structure (NS) obtained from nuclear magnetic resonance experiments, but we can find models or a model for which the FEF becomes lower than for any of the decoy structures. A decoy set is not suited to the test of a free-energy or potential function in cases where a protein isolated from a protein complex is considered and the structure in the complex is used as the model NS of the isolated protein without any change or where portions of the terminus sides of a protein are removed and the percentage of the secondary structures lost due to the removal is significantly high. As these findings are made possible, we can assume that our FEF precisely captures the features of the true NS.

    DOI: 10.1002/prot.23036

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Classification and Annotation of the Relationship between Protein Structural Change and Ligand Binding 査読

    Takayuki Amemiya, Ryotaro Koike, Sotaro Fuchigami, Mitsunori Ikeguchi, Akinori Kidera

    JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY   408 ( 3 )   568 - 584   2011年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS LTD- ELSEVIER SCIENCE LTD  

    The causal relationship between protein structural change and ligand binding was classified and annotated for 839 nonredundant pairs of crystal structures in the Protein Data Bank-one with and the other without a bound low-molecular-weight ligand molecule. Protein structural changes were first classified into either domain or local motions depending on the size of the moving protein segments. Whether the protein motion was coupled with ligand binding was then evaluated based on the location of the ligand binding site and by application of the linear response theory of protein structural change. Protein motions coupled with ligand binding were further classified into either closure or opening motions. This classification revealed the following: (i) domain motions coupled with ligand binding are dominated by closure motions, which can be described by the linear response theory; (ii) local motions frequently accompany order-disorder or alpha-helix-coil conformational transitions; and (iii) transferase activity (Enzyme Commission number 2) is the predominant function among coupled domain closure motions. This could be explained by the closure motion acting to insulate the reaction site of these enzymes from environmental water. (c) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.jmb.2011.02.058

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Mechanism of the conformational change of the F1-ATPase β subunit revealed by free energy simulations. 査読

    Ito Y, Oroguchi T, Ikeguchi M

    Journal of the American Chemical Society   133 ( 10 )   3372 - 3380   2011年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/ja1070152

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Rotation Mechanism of F-1-ATPase: Crucial Importance of the Water Entropy Effect 査読

    Takashi Yoshidome, Yuko Ito, Mitsunori Ikeguchi, Masahiro Kinoshita

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   133 ( 11 )   4030 - 4039   2011年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    We propose a novel picture of the rotation mechanism of F-1-ATPase, a rotary-motor protein complex. Entropy, which originates from the translational displacement of water molecules, is treated as the key factor in the proposal. We calculate the water entropy gains upon formation of the alpha-beta, alpha-gamma, and beta-gamma subunit pairs. The gain is given as the difference between the hydration entropy of a subunit pair and the sum of the hydration entropies of the separate subunits forming the pair. The calculation is made using a hybrid of a statistical-mechanical theory for molecular liquids and morphometric approach. The water entropy gain is considered as a measure of tightness of the packing at each subunit interface. The results are highly correlated with the numbers of stable contacts at the subunit interfaces estimated by a molecular dynamics simulation. We also calculate the hydration entropies of three different subcomplexes comprising the gamma subunit, one of the beta subunits, and two a. subunits adjacent to them. The major finding is that the packing in F-1-ATPase is highly asymmetrical, and this asymmetry is ascribed to the water entropy effect. We discuss how the rotation of the gamma subunit is induced by such chemical processes as ATP binding, ATP hydrolysis, and release of the products. In our picture, the asymmetrical packing plays crucially important roles, and the rotation is driven by the water entropy effect.

    DOI: 10.1021/ja109594y

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Towards the structural characterization of intrinsically disordered proteins by SAXS and MD simulation 査読

    Tomotaka Oroguchi, Mitsunori Ikeguchi, Mamoru Sato

    Journal of Physics: Conference Series   272 ( 1 )   012005   2011年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    researchmap

  • Effects of ionic strength on SAXS data for proteins revealed by molecular dynamics simulations 査読

    Tomotaka Oroguchi, Mitsunori Ikeguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS   134 ( 2 )   025102   2011年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    The combination of small-angle X-ray solution scattering (SAXS) experiments and molecular dynamics (MD) simulations is now becoming a powerful tool to study protein conformations in solution at an atomic resolution. In this study, we investigated effects of ionic strength on SAXS data theoretically by using MD simulations of hen egg white lysozyme at various NaCl concentrations from 0 to 1 M. The calculated SAXS excess intensities showed a significant dependence on ion concentration, which originates from the different solvent density distributions in the presence and absence of ions. The addition of ions induced a slow convergence of the SAXS data, and a similar to 20 ns simulation is required to obtain convergence of the SAXS data with the presence of ions whereas only a 0.2 ns simulation is sufficient in the absence of ions. To circumvent the problem of the slow convergence in the presence of ions, we developed a novel method that reproduces the SAXS excess intensities with the presence of ions from short MD trajectories in pure water. By applying this method to SAXS data for the open and closed forms of transferrin at 1 M ion concentration, the correct form could be identified by simply using short MD simulations of the protein in pure water for 0.2 ns. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3526488]

    DOI: 10.1063/1.3526488

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Crucial importance of the water-entropy effect in predicting hot spots in protein-protein complexes 査読

    Hiraku Oshima, Satoshi Yasuda, Takashi Yoshidome, Mitsunori Ikeguchi, Masahiro Kinoshita

    PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS   13 ( 36 )   16236 - 16246   2011年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ROYAL SOC CHEMISTRY  

    "Hot spots'' are residues accounting for the majority of the protein-protein binding free energy (BFE) despite that they comprise only a small fraction of the protein-protein interface. A hot spot can be found experimentally by measuring the BFE change upon mutating it to alanine: the mutation gives rise to a significantly large increase in the BFE. Theoretical prediction of hot spots is an enthusiastic subject in biophysics, biochemistry, and bioinformatics. For the development of a reliable prediction method, it is essential to understand the physical origin of hot spots. To this end, we calculate the water-entropy gains upon binding both for a wild-type complex and for its mutant complex using a hybrid method of the angle-dependent integral equation theory applied to a molecular model for water and the morphometric approach. We note that this type of calculation has never been employed in the previously reported methods. The BFE change due to alanine mutation is evaluated only from the change in the water-entropy gain with no parameters fitted to the experimental data. It is shown that the overall performance of predicting hot spots in our method is higher than that in Robetta, a standard free-energy-based method using fitting parameters, when the most widely used criterion for defining an actual hot spot is adopted. This result strongly suggests that the water-entropy effect we calculate is the key factor governing basic physics of hot spots.

    DOI: 10.1039/c1cp21597c

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 3D1136 ジユビキチンの分子動力学シミュレーション : ユビキチン間相互作用の解析(3D 蛋白質_構造機能相関2,日本生物物理学会第49回年会)

    Fuchigami Sotaro, Ikeguchi Mitsunori, Kidera Akinori

    生物物理   51   S118 - S119   2011年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.51.S118_6

    researchmap

  • 1H1436 蛋白質-蛋白質複合体のホットスポットにおける水のエントロピー効果の重要性(蛋白質_物性 2,第49回日本生物物理学会年会)

    Oshima Hiraku, Yasuda Satoshi, Yoshidome Takashi, Ikeguchi Mitsunori, Kinoshita Masahiro

    生物物理   51   S49   2011年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.51.S49_4

    researchmap

  • 3H1024 P24 Analysis on dynamical structure of intrinsically disordered protein Hef, using MD-SAXS method(3H Protein: Property 4,The 49th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan)

    Oroguchi Tomotaka, Oda Takashi, Hashimoto Hiroshi, Ishino Yoshizumi, Ikeguchi Mitsunori, Sato Mamoru

    生物物理   51   S133   2011年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.51.S133_4

    researchmap

  • Relationship between Ca2+-affinity and shielding of bulk water in the Ca2+-pump from molecular dynamics simulations 査読

    Yuji Sugita, Mitsunori Ikeguchi, Chikashi Toyoshima

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA   107 ( 50 )   21465 - 21469   2010年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATL ACAD SCIENCES  

    The sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase transports two Ca2+ per ATP hydrolyzed from the cytoplasm to the lumen against a large concentration gradient. During transport, the pump alters the affinity and accessibility for Ca2+ by rearrangements of transmembrane helices. In this study, all-atom molecular dynamics simulations were performed for wild-type Ca2+-ATPase in the Ca2+-bound form and the Gln mutants of Glu771 and Glu908. Both of them contribute only one carboxyl oxygen to site I Ca2+, but only Glu771Gln completely looses the Ca2+-binding ability. The simulations show that: (i) For Glu771Gln, but not Glu908Gln, coordination of Ca2+ was critically disrupted. (ii) Coordination broke at site II first, although Glu771 and Glu908 only contribute to site I. (iii) A water molecule bound to site I Ca2+ and hydrogen bonded to Glu771 in wild-type, drastically changed the coordination of Ca2+ in the mutant. (iv) Water molecules flooded the binding sites from the lumenal side. (v) The side chain conformation of Ile775, located at the head of a hydrophobic cluster near the lumenal surface, appears critical for keeping out bulk water. Thus the simulations highlight the importance of the water molecule bound to site I Ca2+ and point to a strong relationship between Ca2+-coordination and shielding of bulk water, providing insights into the mechanism of gating of ion pathways in cation pumps.

    DOI: 10.1073/pnas.1015819107

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Expression, purification and crystallization of Swi5 and the Swi5-Sfr1 complex from fission yeast 査読

    Naoyuki Kuwabara, Hiroshi Hashimoto, Noriyo Yamada, Satoru Unzai, Mitsunori Ikeguchi, Mamoru Sato, Yasuto Murayama, Hiroshi Iwasaki, Toshiyuki Shimizu

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION F-STRUCTURAL BIOLOGY AND CRYSTALLIZATION COMMUNICATIONS   66 ( Pt 9 )   1124 - 1126   2010年9月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL PUBLISHING, INC  

    The assembly of the presynaptic filament of recombinases represents the most important step in homologous recombination. The formation of the filament requires assistance from mediator proteins. Swi5 and Sfr1 have been identified as mediators in fission yeast and these proteins form a complex that stimulates strand exchange. Here, the expression, purification and crystallization of Swi5 and its complex with an N-terminally truncated form of Sfr1 (delta N180Sfr1) are presented. Analytical ultracentrifugation of the purified samples showed that Swi5 and the protein complex exist as tetramers and heterodimers in solution, respectively. Swi5 was crystallized in two forms belonging to space groups C2 and R3 and the crystals diffracted to 2.7 A resolution. Swi5-delta N180Sfr1 was crystallized in space group P2(1)2(1)2 and the crystals diffracted to 2.3 A resolution. The crystals of Swi5 and Swi5-delta N180Sfr1 are likely to contain one tetramer and two heterodimers in the asymmetric unit, respectively.

    DOI: 10.1107/S1744309110032239

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Side-Chain Conformational Changes of Transcription Factor PhoB upon DNA Binding: A Population-Shift Mechanism 査読

    Tsutomu Yamane, Hideyasu Okamura, Yoshifumi Nishimura, Akinori Kidera, Mitsunori Ikeguchi

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   132 ( 36 )   12653 - 12659   2010年9月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Using molecular dynamics (MD) simulations and analyses of NMR relaxation order parameters, we investigated conformational changes of side chains in hydrophobic cores upon DNA binding for the DNA binding/transactivation domain of the transcription factor PhoB, in which backbone conformational changes upon DNA binding are small. The simulation results correlated well with experimental order parameters for the backbone and side-chain methyl groups, showing that the order parameters generally represent positional fluctuations of the backbone and side-chain methyl groups. However, topological effects of the side chains on the order parameters were also found and could be eliminated using normalized order parameters for each amino acid type. Consistent with the NMR experiments, the normalized order parameters from the MD simulations showed that the side chains in one of the two hydrophobic cores (the soft core) were highly flexible in comparison with those in the other hydrophobic core (the hard core) before DNA binding and that the flexibility of the hydrophobic cores, particularly of the soft core, was reduced upon DNA binding. Principal component analysis of methyl group configurations revealed strikingly different side-chain dynamics for the soft and hard cores. In the hard core, side-chain configurations were simply distributed around one or two average configurations. In contrast, the side chains in the soft core dynamically varied their configurations in an equilibrium ensemble that included binding configurations as minor components before DNA binding. DNA binding led to a restriction of the side-chain dynamics and a shift in the equilibrium toward binding configurations, in clear correspondence with a population-shift model.

    DOI: 10.1021/ja103218x

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Structural fluctuation and concerted motions in f1-atpase: A molecular dynamics study 査読

    Ito Yuko, Ikeguchi Mitsunori

    Journal of Computational Chemistry   31 ( 11 )   2175 - 2185   2010年8月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    F1-ATPase is an adenosine tri-phosphate (ATP)-driven rotary motor enzyme. We investigated the structural fluctuations and concerted motions of subunits in F1-ATPase using molecular dynamics (MD) simulations. An MD simulation for the α3β3γ complex was carried out for 30 ns. Although large fluctuations of the N-terminal domain observed in simulations of the isolated βE subunit were suppressed in the complex simulation, the magnitude of fluctuations in the C-terminal domain was clearly different among the three β subunits (βE, βTPand. βDP). Despite fairly similar conformations of the βTP and βDP subunits, the βDP subunit exhibits smaller fluctuations in the C-terminal domain than the βTP subunit due to their dissimilar interface configurations. Compared with the βTP subunit, the βDP subunit stably interacts with both the adjacent αDP and αE subunits. This sandwiched configuration in the βDP subunit leads to strongly correlated motions between, the βDP and adjacent α subunits. The βDP exhibits an extensive network of highly correlated motions with bound ATP and the γ subunit, as well as with the adjacent α subunits, suggesting that the structural changes occurring in the catalytically active βDP subunit can effectively induce movements of the γ subunit. © 2010 Wiley Periodicals, Inc.

    DOI: 10.1002/jcc.21508

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • Structure and Functional Characterization of Vibrio parahaemolyticus Thermostable Direct Hemolysin 査読

    Itaru Yanagihara, Kumiko Nakahira, Tsutomu Yamane, Shuji Kaieda, Kouta Mayanagi, Daizo Hamada, Takashi Fukui, Kiyouhisa Ohnishi, Shin'ichiro Kajiyama, Toshiyuki Shimizu, Mamoru Sato, Takahisa Ikegami, Mitsunori Ikeguchi, Takeshi Honda, Hiroshi Hashimoto

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   285 ( 21 )   16267 - 16274   2010年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER SOC BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY INC  

    Thermostable direct hemolysin (TDH) is a major virulence factor of Vibrio parahaemolyticus that causes pandemic foodborne enterocolitis mediated by seafood. TDH exists as a tetramer in solution, and it possesses extreme hemolytic activity. Here, we present the crystal structure of the TDH tetramer at 1.5 angstrom resolution. The TDH tetramer forms a central pore with dimensions of 23 angstrom in diameter and similar to 50 angstrom in depth. pi-Cation interactions between protomers comprising the tetramer were indispensable for hemolytic activity of TDH. The N-terminal region was intrinsically disordered outside of the pore. Molecular dynamic simulations suggested that water molecules permeate freely through the central and side channel pores. Electron micrographs showed that tetrameric TDH attached to liposomes, and some of the tetramer associated with liposome via one protomer. These findings imply a novel membrane attachment mechanism by a soluble tetrameric pore-forming toxin.

    DOI: 10.1074/jbc.M109.074526

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Normal mode analysis of protein dynamics in a non-Eckart frame 査読

    Sotaro Fuchigami, Satoshi Omori, Mitsunori Ikeguchi, Akinori Kidera

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS   132 ( 10 )   104109   2010年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    Normal mode analysis, with the all-atom or coarse-grained elastic network model, represents the equilibrium fluctuation of protein molecule in the Eckart frame, where contributions from external motions (translation and rotation) of the entire protein molecule are eliminated. On the other hand, domain motion is frequently exhibited by the relative motion of one domain to the other. Such a representation of fluctuations in the non-Eckart frame cannot be achieved by conventional normal mode analysis. Here, we propose normal mode analysis in a non-Eckart frame, where the external degrees of freedom are fixed for any portion of the system. In this analysis, the covariance matrix in the Eckart frame is transformed into one in the non-Eckart frame. Using a molecular dynamics simulation, we have confirmed the validity of the transformation formula and discussed the physical implication of the formula.

    DOI: 10.1063/1.3352566

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Latent dynamics of a protein molecule observed in dihedral angle space 査読

    Satoshi Omori, Sotaro Fuchigami, Mitsunori Ikeguchi, Akinori Kidera

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS   132 ( 11 )   115103   2010年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    Dihedral angles are alternative set of variables to Cartesian coordinates for representing protein dynamics. The two sets of variables exhibit extremely different behavior. Motions in dihedral angle space are characterized by latent dynamics, in which motion induced in each dihedral angle is always compensated for by motions of many other dihedral angles, in order to maintain a rigid globular shape. Using molecular dynamics simulations, we propose a molecular mechanism for the latent dynamics in dihedral angle space. It was found that, due to the unique structure of dihedral principal components originating in the globular shape of the protein, the dihedral principal components with large (small) amplitudes are highly correlated with the eigenvectors of the metric matrix with small (large) eigenvalues. Such an anticorrelation in the eigenmode structures minimizes the mean square displacement of Cartesian coordinates upon rotation of dihedral angles. In contrast, a short peptide, deca-alanine in this study, does not show such behavior of the latent dynamics in the dihedral principal components, but shows similar behaviors to those of the Cartesian principal components, due to the absence of constraints to maintain a rigid globular shape.

    DOI: 10.1063/1.3360144

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Structural and functional analysis of the intrinsic inhibitor subunit epsilon of F-1-ATPase from photosynthetic organisms 査読

    Hiromasa Yagi, Hiroki Konno, Tomoe Murakami-Fuse, Atsuko Isu, Tomotaka Oroguchi, Hideo Akutsu, Mitsunori Ikeguchi, Toru Hisabori

    BIOCHEMICAL JOURNAL   425 ( 1 )   85 - 94   2010年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PORTLAND PRESS LTD  

    The epsilon subunit, a small subunit located in the F-1 domain of ATP synthase and comprising two distinct domains, all N-terminal beta w-sandwich structure and C-terminal alpha-helical region, serves as an intrinsic inhibitor of ATP hydrolysis activity. This inhibitory function is especially important in photosynthetic organisms as the enzyme cannot synthesize ATP in the dark, but may catalyse futile ATP hydrolysis reactions. To understand the structure-function relationship of this subunit in F-1 from photosynthetic organisms, we solved the NMR structure of the epsilon subunit of ATP synthase obtained from the thermophilic cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus BP-1, and examined the flexibility of the C-terminal domains using molecular dynamics Simulations. In addition, we revealed the significance of the C-terminal alpha-helical region of the epsilon Subunit in determining the binding affinity to the complex based oil the assessment of the inhibition of ATPase activity by the cyanobacterial epsilon subunit and the chimaeric subunits composed of the N-terminal domain from the cyanobacterium and the C-terminal domain from spinach. The differences observed in the structural and biochemical properties of chloroplast and bacterial epsilon subunits explains the distinctive characteristics of the epsilon subunits in the ATPase complex of the photosynthetic organism.

    DOI: 10.1042/BJ20091247

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • MEASUREMENT OF THE CONFORMATIONAL STATE OF F-1-ATPASE BY SINGLE-MOLECULE ROTATION 査読

    Daichi Okuno, Mitsunori Ikeguchi, Hiroyuki Noji

    METHODS IN ENZYMOLOGY, VOL 475: SINGLE MOLECULE TOOLS, PT B   475   279 - 296   2010年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:ELSEVIER ACADEMIC PRESS INC  

    F-1-ATPase (F-1) is the water-soluble portion of ATP synthase and a rotary molecular motor in which the rotary shaft, the gamma subunit, rotates with 120 degrees steps against the alpha(3)beta(3) stator ring upon ATP hydrolysis. While the crystal structures of F-1 exhibit essentially one stable conformational state of F-1, single-molecule rotation studies revealed that there are two stable conformations of F-1 in each 120 degrees step: the ATP-binding dwell state and the catalytic dwell state. This chapter provides the experimental procedure for the determination of which catalytic state the crystal structures of F-1 represent, by the use of a cross-linking technique in the single-molecule rotation assay. The beta and gamma subunits are crosslinked through a disulfide bond between two cysteine residues genetically introduced at the positions where the beta and gamma subunits have a specific contact in the crystal structures of the ADP-bound form. In the single-molecule rotation assay, the cross-linked F-1 shows a pause at the catalytic dwell state that corresponds to the dwell angle in one turn where the beta subunit undergoes ATP hydrolysis. Thus, this experiment reveals not only that the crystal structure represents the catalytic dwell state but also that the ADP-bound beta subunit represents the catalytically active state. A protocol for inhibition of the wildtype F-1 with chemical inhibitors such as adenosine-5'-(beta,gamma-imino)-triphosphate (AMP-PNP) or/and N-3(-) under crystallization conditions is also provided.

    DOI: 10.1016/S0076-6879(10)75012-6

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 1P013 X線小角散乱法による分裂酵母Swi5-Sfr1の溶液構造解析(蛋白質-構造,第48回日本生物物理学会年会)

    Kokabu Yuichi, Murayama Yasuto, Kuwabara Naoyuki, Oroguchi Tomotaka, Hashimoto Hiroshi, Shimizu Toshiyuki, Iwasaki Hiroshi, Sato Mamoru, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   50 ( 2 )   S21   2010年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.50.S21_2

    researchmap

  • 1P062 蛋白質-蛋白質複合体のホットスポットの理論的予測(蛋白質-物性(安定性,折れたたみなど),第48回日本生物物理学会年会)

    Oshima Hiraku, Yasuda Satoshi, Yoshidome Takashi, Ikeguchi Mitsunori, Kinoshita Masahiro

    生物物理   50 ( 2 )   S30   2010年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.50.S30_1

    researchmap

  • 2P194 Investigation of the conformational change of the F_1-ATPase (β subunit) via molecular dynamics simulation(The 48th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan)

    Ito Yuko, Oroguchi Tomotaka, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   50 ( 2 )   S116   2010年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.50.S116_5

    researchmap

  • 3P011 腸炎ビブリオの産出する耐熱性溶血毒TDHの構造(蛋白質-構造,第48回日本生物物理学会年会)

    HASHIMOTO HIROSHI, NAKAHIRA KUMIKO, YAMANE TSUTOMU, FUKUI TAKASHI, OHNISHI KIYOHISA, SHIMIZU TOSHIYUKI, HONDA TAKESHI, IKEGUCHI MITSUNORI, SATO MAMORU, YANAGIHARA ITARU

    生物物理   50 ( 2 )   S146   2010年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.50.S146_5

    researchmap

  • 3P044 多次元レプリ力交換分子動力学法プログラム(REIN)の開発(蛋白質-構造機能相関,第48回日本生物物理学会年会)

    Miyashita Naoyuki, Ikeguchi Mitsunori, Sugita Yuji

    生物物理   50 ( 2 )   S152 - S153   2010年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.50.S152_5

    researchmap

  • 1P186 1YA1115 F1-ATPaseの回転のメカニズムにおける水のエントロピーの重要性(分子モーター,日本生物物理学会若手奨励賞選考会,若手招待講演,第48回日本生物物理学会年会)

    吉留 崇, 伊藤 祐子, 池口 満徳, 木下 正弘

    生物物理   50 ( 2 )   S52   2010年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.50.S52_2

    researchmap

  • Molecular modeling of the HAMP domain of sensory rhodopsin II transducer from Natronomonas pharaonis 査読

    Koro Nishikata, Sotaro Fuchigami, Mitsunori Ikeguchi, Akinori Kidera

    Biophysics   6   27 - 36   2010年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The halobacterial transducer of sensory rhodopsin II (HtrII) is a photosignal transducer associated with phototaxis in extreme halophiles. The HAMP domain, a linker domain in HtrII, is considered to play an important role in transferring the signal from the membrane to the cytoplasmic region, although its structure in the complex remains undetermined. To establish the structural basis for understanding the mechanism of signal transduction, we present an atomic model of the structure of the N-terminal HAMP domain from Natronomonas pharaonis (HtrII: 84-136), based on molecular dynamics (MD) simulations. The model was built by homology modeling using the NMR structure of Af1503 from Archaeoglobus fulgidus as a template. The HAMP domains of Af1503 and HtrII were stable during MD simulations over 100 ns. Quantitative analyses of inter-helical packing indicated that the Af1503 HAMP domain stably maintained unusual knobs-to-knobs packing, as observed in the NMR structure, while the bulky side-chains of HtrII shifted the packing state to canonical knobs-into-holes. The role of the connector loop in maintaining structural stability was also discussed using MD simulations of loop deletion mutants. ©2010 THE BIOPHYSICAL SOCIETY OF JAPAN.

    DOI: 10.2142/biophysics.6.27

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • 1P073 蛋白質立体構造予測に向けた自由エネルギー関数の開発(蛋白質-物性(安定性,折れたたみなど),第48回日本生物物理学会年会)

    Yasuda Satoshi, Yoshidome Takashi, Harano Yuichi, Roth Roland, Sugita Yuji, Ikeguchi Mitsunori, Kinoshita Masahiro

    生物物理   50 ( 2 )   S32   2010年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.50.S32_1

    researchmap

  • Molecular dynamics simulations of the isolated beta subunit of F-1-ATPase 査読

    Ito Yuko, Ikeguchi Mitsunori

    Chemical Physics Letters   490 ( 1-3 )   80 - 83   2010年

  • Linear Response Theory in Dihedral Angle Space for Protein Structural Change Upon Ligand Binding 査読

    Satoshi Omori, Sotaro Fuchigami, Mitsunori Ikeguchi, Akinori Kidera

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY   30 ( 16 )   2602 - 2608   2009年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS INC  

    Coupling between proteins motion and ligand binding can be well explained by the linear response theory (Ikeauchi, M.; Ueno, J.; Sato, M.; Kidera, A. Phys Rev Lett 2005, 94, 078102.), in which the structural change is treated as a response to ligand binding. The prediction accuracy of structural change upon ligand binding has been improved by replacing the variables in the linear response theory from Cartesian coordinates to dihedral angles. The dihedral angle theory can more accurately describe the rotational motions of protein domains compared with the Cartesian theory, which tends to shift the coordinate to the tangential direction of the domain rotation. In this study, the ligand-bound form of Ferric-binding protein was predicted from its ligand-free form using the dihedral linear response theory. When the variance-covariance matrix, the key component in the linear response theory, was derived by linear conversion from Cartesian coordinates to dihedral angles, the dihedral linear response theory gave an improvement in the prediction. Therefore, the description of the rotational motion by dihedral angles is crucial for accurate prediction of protein structural chance. (C) 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Comput Chem 30: 2602-2608, 2009

    DOI: 10.1002/jcc.21269

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Free-energy function based on an all-atom model for proteins 査読

    Takashi Yoshidome, Koji Oda, Yuichi Harano, Roland Roth, Yuji Sugita, Mitsunori Ikeguchi, Masahiro Kinoshita

    PROTEINS-STRUCTURE FUNCTION AND BIOINFORMATICS   77 ( 4 )   950 - 961   2009年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-LISS  

    We have developed a free-energy function based on an all-atom model for proteins. It comprises two components, the hydration entropy (HE) and the total dehydration penalty (TDP). Upon a transition to a more compact structure, the number of accessible configurations arising from the translational displacement of water molecules in the system increases, leading to a water-entropy gain. To fully account for this effect, the HE is calculated using a statistical-mechanical theory applied to a molecular model for water. The TDP corresponds to the sum of the hydration energy and the protein intramolecular energy when a fully extended structure, which possesses the maximum number of hydrogen bonds wit water molecules and no intramolecular hydrogen bonds, is chosen as the standard one. When a donor an an acceptor (e.g., N and O, respectively) are buried in the interior after the break of hydrogen bonds with water molecules, if they form an intramolecular hydrogen bond, no penalty is imposed. When a donor or an acceptor is buried with no intramolecular hydrogen bond formed, an energetic penalty is imposed. We examine all the donors and acceptors for backbone-backbone, backbone-side chain, and side chain-side chain intramolecular hydrogen bonds and calculate the TDP. Our free-energy function has been tested for three different decoy sets. It is better than any other physics-based or knowledge-based potential function in terms of the accuracy in discriminating the native fold from misfolded decoys and the achievement of high Z-scores. Proteins 2009; 77:950-961. (C) 2009 Wiley-Liss, Inc.

    DOI: 10.1002/prot.22520

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Intrinsic Dynamics of Restriction Endonuclease EcoO109I Studied by Molecular Dynamics Simulations and X-Ray Scattering Data Analysis 査読

    Tomotaka Oroguchi, Hiroshi Hashimoto, Toshiyuki Shimizu, Mamoru Sato, Mitsunori Ikeguchi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   96 ( 7 )   2808 - 2822   2009年4月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    EcoO109I is a type II restriction endonuclease that functions as a dimer in solution. Upon DNA binding to the enzyme, the two subunits rotate counterclockwise relative to each other, as the two catalytic domains undergo structural changes to capture the cognate DNA. Using a 150-ns molecular dynamics simulation, we investigated the intrinsic dynamics of the DNA-free enzyme in solution to elucidate the relationship between enzyme dynamics and structural changes. The simulation revealed that the enzyme is considerably flexible, and thus exhibits large fluctuations in the radius of gyration. The small-angle x-ray scattering profile calculated from the simulation, including scattering from explicit hydration water, was in agreement with the experimentally observed profile. Principal component analysis revealed that the major dynamics were represented by the open-close and counterclockwise motions: the former is required for the enzyme to access DNA, whereas the latter corresponds to structural changes upon DNA binding. Furthermore, the intrinsic dynamics in the catalytic domains were consistent with motions capturing the cognate DNA. These results indicate that the structure of EcoO109I is intrinsically flexible in the direction of its functional movement, to facilitate effective structural changes for sequence-specific DNA recognition and processing.

    DOI: 10.1016/j.bpj.2008.12.3914

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Water transport in aquaporins: Molecular dynamics simulations 査読

    Mitsunori Ikeguchi

    Frontiers in Bioscience   14 ( 4 )   1283 - 1291   2009年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Aquaporins and aquaglyceroporins are membrane channel proteins that selectively transport water and small molecules such as glycerol across biological membranes. Molecular dynamics simulations have made substantial contributions toward understanding the permeation mechanisms of aquaporins in atomic detail. Osmotic pressure is the driving force of the transport by aquaporins. The osmotic water permeability of aquaporins can be estimated from equilibrium molecular dynamics simulations by using linear response theory. The relationship between osmotic permeability and channel structure was investigated by the recently proposed pf-matrix method. In addition to the water transport, other functions of aquaporins and aquaglyceroporins, i.e., glycerol permeation, proton blockage, and gating, have also been extensively studied by molecular dynamics simulations.

    DOI: 10.2741/3308

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • 2P-004 X線小角散乱によるDNA相同組換えのメディエータである分裂酵母Swi5とSfr1の溶液構造解析(蛋白質-構造,第47回日本生物物理学会年会)

    Kokabu Yuichi, Oroguchi Tomotaka, Murayama Yasuto, Kuwabara Naoyuki, Yamane Tsutomu, Hashimoto Hiroshi, Unzai Satoru, Shimizu Toshiyuki, Iwasaki Hiroshi, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   49   S106   2009年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.49.S106_4

    researchmap

  • Structure Analysis of F-1-ATPase via Molecular Dynamics 査読

    Ito Yuko, Ikeguchi Mitsunori

    Biophysical Journal   96 ( 3 )   144A   2009年

  • 1P-023 異なる結合様式をもつジユビキチンの分子動力学シミュレーション(蛋白質-構造機能相関,第47回日本生物物理学会年会)

    Fuchigami Sotaro, Ikeguchi Mitsunori, Kidera Akinori

    生物物理   49   S67   2009年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.49.S67_1

    researchmap

  • 1P-121 分子動力学による理論的研究 : 分子の揺らぎからわかるF1-ATPaseのサブユニット協調性(分子モーター,第47回日本生物物理学会年会)

    Ito Yuko, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   49   S82   2009年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.49.S82_4

    researchmap

  • Structure of the small ubiquitin-like modifier (SUMO)-interacting motif of MBD1-containing chromatin-associated factor 1 bound to SUMO-3. 査読 国際誌

    Naotaka Sekiyama, Takahisa Ikegami, Tsutomu Yamane, Mitsunori Ikeguchi, Yasuhiro Uchimura, Daichi Baba, Mariko Ariyoshi, Hidehito Tochio, Hisato Saitoh, Masahiro Shirakawa

    The Journal of biological chemistry   283 ( 51 )   35966 - 75   2008年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Post-translational modification by small ubiquitin-like modifier (SUMO) proteins has been implicated in the regulation of a variety of cellular events. The functions of sumoylation are often mediated by downstream effector proteins harboring SUMO-interacting motifs (SIMs) that are composed of a hydrophobic core and a stretch of acidic residues. MBD1-containing chromatin-associated factor 1 (MCAF1), a transcription repressor, interacts with SUMO-2/3 and SUMO-1, with a preference for SUMO-2/3. We used NMR spectroscopy to solve the solution structure of the SIM of MCAF1 bound to SUMO-3. The hydrophobic core of the SIM forms a parallel beta-sheet pairing with strand beta2 of SUMO-3, whereas its C-terminal acidic stretch seems to mediate electrostatic interactions with a surface area formed by basic residues of SUMO-3. The significance of these electrostatic interactions was shown by mutations of both SUMO-3 and MCAF1. The present structural and biochemical data suggest that the acidic stretch of the SIM of MCAF1 plays an important role in the binding to SUMO-3.

    DOI: 10.1074/jbc.M802528200

    PubMed

    researchmap

  • [Comparative molecular simulations of water permeation in aquaporins]. 査読

    Kidera A, Ikeguchi M

    Seikagaku. The Journal of Japanese Biochemical Society   80 ( 10 )   940 - 947   2008年10月

     詳細を見る

  • Water-mediated interactions between DNA and PhoB DNA-binding/transactivation domain: NMR-restrained molecular dynamics in explicit water environment 査読

    Tsutomu Yamane, Hideyasu Okamura, Mitsunori Ikeguchi, Yoshifumi Nishimura, Akinori Kidera

    PROTEINS-STRUCTURE FUNCTION AND BIOINFORMATICS   71 ( 4 )   1970 - 1983   2008年6月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-LISS  

    The solution structure of the complex between the transcription factor PhoB DNA-binding/transactivation domain and DNA was determined by NMR spectroscopy and simulated annealing in a periodic boundary box of explicit water with the particle mesh Ewald method. The refined structures provided better convergence and better local geometry compared with the structures determined in vacuum. The hydrogen bond interactions between the PhoB domain and DNA in the aqueous environment were fully formed. The complex structure was found to be very similar to the crystal structure, particularly at the PhoB-DNA interface, much more so than expected from the vacuum structure. These results indicate the importance of the proper treatment of electrostatic and hydration influences in describing protein-DNA interactions. The hydration structures observed for the refined structures contained most of the crystal waters as a subset. We observed that various water-mediated PhoB-DNA interactions contributed to the molecular recognition between PhoB and DNA.

    DOI: 10.1002/prot.21874

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 2P-052 分子動力学シミュレーションによるPhoB DNA結合タンパク質側鎖のダイナミクス解析(蛋白質・構造機能相関(2),第46回日本生物物理学会年会)

    Yamane Tsutomu, Okamura Hideyasu, Nishimura Yoshifumi, Kidera Akinori, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   48   S83   2008年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.48.S83_2

    researchmap

  • 2P-010 X線小角散乱法と分子動力学シミュレーションを用いた分裂酵母Swi5タンパク質の溶液構造解析(蛋白質・構造(2),第46回日本生物物理学会年会)

    Kokabu Yuichi, Oroguchi Tomotaka, Yamane Tsutomu, Hashimoto Hiroshi, Shimizu Toshiyuki, Iwasaki Hiroshi, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   48   S76   2008年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.48.S76_4

    researchmap

  • 1P-264 センサリーロドプシン/トランスデューサー複合体のHAMPドメインのモデル構造 : 分子動力学研究(光生物・視覚,光受容(1),第46回日本生物物理学会年会)

    NISHIKATA Koro, FUCHIGAMI Sotaro, IKEGUCHI Mitsunori, KIDERA Akinori

    生物物理   48   S63   2008年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.48.S63_1

    researchmap

  • 1P-026 F1-ATPaseの分子動力学シミュレーション(蛋白質・構造(1),第46回日本生物物理学会年会)

    Ito Yuko, Ikeguchi Mitsunori

    生物物理   48   S24   2008年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.48.S24_6

    researchmap

  • Unfolding pathways of goat alpha-lactalbumin as revealed in multiple alignment of molecular dynamics trajectories 査読

    Tomotaka Oroguchi, Mitsunori Ikeguchi, Motonori Ota, Kunihiro Kuwajima, Akinori Kidera

    JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY   371 ( 5 )   1354 - 1364   2007年8月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS LTD ELSEVIER SCIENCE LTD  

    Molecular dynamics simulations of protein unfolding were performed at an elevated temperature for the authentic and recombinant forms of goat (x-lactalbumin. Despite very similar three-dimensional structures, the two forms have significantly different unfolding rates due to an extra N-terminal methionine in the recombinant protein. To identify subtle differences between the two forms in the highly stochastic kinetics of unfolding, we classified the unfolding trajectories using the multiple alignment method based on the analogy between the biological sequences and the molecular dynamics trajectories. A dendrogram derived from the multiple trajectory alignment revealed a clear difference in the unfolding pathways of the authentic and recombinant proteins, i.e. the former reached the transition state in an all-or-none manner while the latter unfolded less cooperatively. It was also found in the classification that the two forms of the protein shared a common transition state structure, which was in excellent agreement with the transition state structure observed experimentally in the Phi-value analysis. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.jmb.2007.06.023

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Water transport in aquaporins: osmotic permeability matrix analysis of molecular dynamics simulations 査読

    Masanori Hashido, Akinori Kidera, Mitsunori Ikeguchi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   93 ( 2 )   373 - 385   2007年7月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Single-channel osmotic water permeability (p(f)) is a key quantity for investigating the transport capability of the water channel protein, aquaporin. However, the direct connection between the single scalar quantity pf and the channel structure remains unclear. In this study, based on molecular dynamics simulations, we propose a p(f)-matrix method, in which pf is decomposed into contributions from each local region of the channel. Diagonal elements of the pf matrix are equivalent to the local permeability at each region of the channel, and off-diagonal elements represent correlated motions of water molecules in different regions. Averaging both diagonal and off-diagonal elements of the pf matrix recovers pf for the entire channel; this implies that correlated motions between distantly-separated water molecules, as well as adjacent water molecules, influence the osmotic permeability. The pf matrices from molecular dynamics simulations of five aquaporins (AQP0, AQP1, AQP4, AqpZ, and GlpF) indicated that the reduction in the water correlation across the Asn-Pro-Ala region, and the small local permeability around the ar/R region, characterize the transport effciency of water. These structural determinants in water permeation were confirmed in molecular dynamics simulations of three mutants of AqpZ, which mimic AQP1.

    DOI: 10.1529/biophysj.107.101170

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Physical basis for characterizing native structures of proteins 査読

    Harano Yuichi, Roth Roland, Sugita Yuji, Ikeguchi Mitsunori, Kinoshita Masahiro

    CHEMICAL PHYSICS LETTERS   437 ( 1-3 )   112 - 116   2007年3月

  • Fission yeast Swi5/Sfr1 and Rhp55/Rhp57 differentially regulate Rhp51-dependent recombination outcomes 査読

    Yufuko Akamatsu, Yasuhiro Tsutsui, Takashi Morishita, M. D. Shahjahan P. Siddique, Yumiko Kurokawa, Mitsunori Ikeguchi, Fumiaki Yamao, Benoit Arcangioli, Hiroshi Iwasaki

    EMBO JOURNAL   26 ( 5 )   1352 - 1362   2007年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY  

    Several accessory proteins referred to as mediators are required for the full activity of the Rad51 (Rhp51 in fission yeast) recombinase. In this study, we analyzed in vivo functions of the recently discovered Swi5/Sfr1 complex from fission yeast. In normally growing cells, the Swi5-GFP protein localizes to the nucleus, where it forms a diffuse nuclear staining pattern with a few distinct foci. These spontaneous foci do not form in swi2 Delta mutants. Upon UV irradiation, Swi5 focus formation is induced in swi2D mutants, a response that depends on Sfr1 function, and Sfr1 also forms foci that colocalize with damage-induced Rhp51 foci. The number of UV-induced Rhp51 foci is partially reduced in swi5 Delta and rhp57 Delta mutants and completely abolished in an swi5D rhp57D double mutant. An assay for products generated by HO endonuclease-induced DNA double-strand breaks (DSBs) reveals that Rhp51 and Rhp57, but not Swi5/Sfr1, are essential for crossover production. These results suggest that Swi5/Sfr1 functions as an Rhp51 mediator but processes DSBs in a manner different from that of the Rhp55/57 mediator.

    DOI: 10.1038/sj.emboj.7601582

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Nickel binding to NikA: An additional binding site reconciles spectroscopy, calorimetry and crystallography 査読

    Christine Addy, Masato Ohara, Fumihiro Kawai, Akinori Kidera, Mitsunori Ikeguchi, Sotaro Fuchigami, Masanori Osawa, Ichio Shimada, Sam-Yong Park, Jeremy R. H. Tame, Jonathan G. Heddle

    Acta Crystallographica Section D: Biological Crystallography   63 ( 2 )   221 - 229   2007年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Intracellular nickel is required by Escherichia coli as a cofactor for a number of enzymes and is necessary for anaerobic respiration. However, high concentrations of nickel are toxic, so both import and export systems have evolved to control the cellular level of the metal. The nik operon in E. coli encodes a nickel-uptake system that includes the periplasmic nickel-binding protein NikA. The crystal structures of wild-type NikA both bound to nickel and in the apo form have been solved previously. The liganded structure appeared to show an unusual interaction between the nickel and the protein in which no direct bonds are formed. The highly unusual nickel coordination suggested by the crystal structure contrasted strongly with earlier X-ray spectroscopic studies. The known nickel-binding site has been probed by extensive mutagenesis and isothermal titration calorimetry and it has been found that even large numbers of disruptive mutations appear to have little effect on the nickel affinity. The crystal structure of a binding-site mutant with nickel bound has been solved and it is found that nickel is bound to two histidine residues at a position distant from the previously characterized binding site. This novel site immediately resolves the conflict between the crystal structures and other biophysical analyses. The physiological relevance of the two binding sites is discussed. © International Union of Crystallography, 2007.

    DOI: 10.1107/S0907444906048712

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  • Nickel binding to NikA: an additional binding site reconciles spectroscopy, calorimetry and crystallography 査読

    Christine Addy, Masato Ohara, Fumihiro Kawai, Akinori Kidera, Mitsunori Ikeguchi, Sotaro Fuchigami, Masanori Osawa, Ichio Shimada, Sam-Yong Park, Jeremy R. H. Tame, Jonathan G. Heddle

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-BIOLOGICAL CRYSTALLOGRAPHY   63   221 - 229   2007年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL  

    Intracellular nickel is required by Escherichia coli as a cofactor for a number of enzymes and is necessary for anaerobic respiration. However, high concentrations of nickel are toxic, so both import and export systems have evolved to control the cellular level of the metal. The nik operon in E. coli encodes a nickel-uptake system that includes the periplasmic nickel-binding protein NikA. The crystal structures of wildtype NikA both bound to nickel and in the apo form have been solved previously. The liganded structure appeared to show an unusual interaction between the nickel and the protein in which no direct bonds are formed. The highly unusual nickel coordination suggested by the crystal structure contrasted strongly with earlier X-ray spectroscopic studies. The known nickel-binding site has been probed by extensive mutagenesis and isothermal titration calorimetry and it has been found that even large numbers of disruptive mutations appear to have little effect on the nickel affinity. The crystal structure of a binding-site mutant with nickel bound has been solved and it is found that nickel is bound to two histidine residues at a position distant from the previously characterized binding site. This novel site immediately resolves the conflict between the crystal structures and other biophysical analyses. The physiological relevance of the two binding sites is discussed.

    DOI: 10.1107/S0907444906048712

    Web of Science

    researchmap

  • 3P168 F型ATP合成酵素cリングの空孔に存在するリン脂質は何分子か? : 分子動力学シミュレーションによる推定(分子モーター,ポスター発表,第45回日本生物物理学会年会)

    渕上 壮太郎, 中島 恭子, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   47   S245   2007年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.47.S245_1

    researchmap

  • 3P239 センサリーロドプシンIIトランスデューサーHAMPドメインの分子動力学研究(光生物学(視覚と光受容)、放射線生物学,口頭発表,第45回日本生物物理学会年会)

    西方 公郎, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   47   S262   2007年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.47.S262_4

    researchmap

  • 1P247 構造変化から見たタンパク質-タンパク質問相互作用の相違(生命情報科学(構造ゲノミクス),ポスター発表,第45回日本生物物理学会年会)

    鹿山 浩亮, 雨宮 崇之, 小池 亮太郎, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   47   S85   2007年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.47.S85_2

    researchmap

  • 1P006 3αヒドロキシステロイド脱水素酵素の分子動力学計算 : 基質結合ループの構造変化(蛋白質(構造・構造機能相関),口頭発表,第45回日本生物物理学会年会)

    中村 昇太, 苙口 友隆, 山根 努, 池口 満徳, 片岡 佐智予, 古賀 舞子, 織田 昌幸, 小林 祐次, 大久保 忠恭

    生物物理   47   S25   2007年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.47.S25_1

    researchmap

  • 2P003 線形応答理論によるタンパク質構造変化のデータベース解析(蛋白質(構造・構造機能相関),口頭発表,第45回日本生物物理学会年会)

    雨宮 崇之, 小池 亮太郎, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   47   S113   2007年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.47.S113_4

    researchmap

  • 1P074 リガンド結合によるタンパク質の構造変化の動的過程 : 時間依存の摂動による線型応答理論(蛋白質(機能・計測解析の方法論・蛋白質工学),口頭発表,第45回日本生物物理学会年会)

    成富 佑輔, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   47   S42   2007年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.47.S42_1

    researchmap

  • 3P079 分子動力学シミュレーションによるPhoB DNA結合タンパクのダイナミクス解析(蛋白質(物性(安定性、折れ畳みなど)),ポスター発表,第45回日本生物物理学会年会)

    山根 努, 岡村 英保, 池口 満徳, 西村 善文, 木寺 詔紀

    生物物理   47   S222   2007年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.47.S222_4

    researchmap

  • 2P056 X縮小角散乱及び分子動力学計算を用いたII型制限酵素Eco0109Iの溶液中ダイナミックスと水和構造の解析(蛋白質(構造・構造機能相関),ポスター発表,第45回日本生物物理学会年会)

    苙口 友隆, 佐藤 衛, 池口 満徳

    生物物理   47   S127   2007年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.47.S127_1

    researchmap

  • 1P003 IP_3レセプター・リガンド結合コアのIP_3非結合時分子動力学シミュレーション(蛋白質(構造・構造機能相関),口頭発表,第45回日本生物物理学会年会)

    井田 洋一, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   47   S24   2007年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.47.S24_2

    researchmap

  • Structural changes in the cytoplasmic domain of phospholamban by phosphorylation at Ser16: A molecular dynamics study 査読

    Yuji Sugita, Naoyuki Miyashita, Takao Yoda, Mitsunori Ikeguchi, Chikashi Toyoshima

    BIOCHEMISTRY   45 ( 39 )   11752 - 11761   2006年10月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Phospholamban is a 52-residue integral membrane protein that regulates the activity of the sarcoplasmic reticulum calcium pump in cardiac muscle. Its inhibitory action is relieved when phospholamban is phosphorylated at Ser16 by cAMP-dependent protein kinase. To computationally explore all possible conformations of the phosphorylated form, and thereby to understand the structural effects of phosphorylation, replica-exchange molecular dynamics (REMD) was applied to the cytoplasmic domain that includes Ser16. The simulations showed that (i) without phosphorylation, the region from Lys3 to Ser16 takes all alpha-helical conformations; (ii) when phosphorylated, the alpha-helix is partially unwound in the C-terminal part ( from Ser10 to Ala15) resulting in less extended conformations; (iii) the phosphate at Ser16 forms salt bridges with Arg9, Arg13, and/or Arg14; and (iv) the salt bridges with Arg13 and Arg14 distort the alpha-helix and induce unwinding of the C-terminal part. We then applied conventional all-atom molecular dynamics simulations to the full-length phospholamban in the phospholipid bilayer. The results were consistent with those obtained with REMD simulations, suggesting that the transmembrane part of phospholamban and the lipid bilayer itself have only minor effects on the conformational changes in the cytoplasmic domain. The distortions caused by the salt bridges involving the phosphate at Ser16 readily explain the relief of the inhibitory effect of phospholamban by phosphorylation, as they will substantially reduce the population of all helical conformations, which are presumably required for the binding to the calcium pump. This will also be the mechanism for releasing the phosphorylated phospholamban from kinase.

    DOI: 10.1021/bi061071z

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • タンパク質構造変化の理論 : 平衡ゆらぎと線形応答理論

    池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   46 ( 5 )   275 - 278   2006年9月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.46.275

    CiNii Books

    researchmap

    その他リンク: https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00284355193?from=CiNii

  • [Conformational changes in proteins are originated from fluctuation: theory of conformational changes in proteins upon ligand binding]. 査読

    Ikeguchi M, Kidera A

    Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme   51 ( 3 )   268 - 273   2006年3月

     詳細を見る

  • 2P329 Molecular Dynamics Study of Sensory Rhodopsin II Complex with Cognate Transducer(42. Sensory signal transduction,Poster Session,Abstract,Meeting Program of EABS & BSJ 2006)

    Nishikata Koro, Hashido Masanori, Fuchigami Sotaro, Ikeguchi Mitsunori, Kidera Akinori

    生物物理   46 ( 2 )   S378   2006年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.46.S378_1

    researchmap

  • A novel magnetic resonance-based method to measure gene expression in living cells 査読

    S Ki, F Sugihara, K Kasahara, H Tochio, A Okada-Marubayashi, S Tomita, M Morita, M Ikeguchi, M Shirakawa, T Kokubo

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   34 ( 6 )   e51   2006年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    In unicellular and multicellular eukaryotes, elaborate gene regulatory mechanisms facilitate a broad range of biological processes from cell division to morphological differentiation. In order to fully understand the gene regulatory networks involved in these biological processes, the spatial and temporal patterns of expression of many thousands of genes will need to be determined in real time in living organisms. Currently available techniques are not sufficient to achieve this goal; however, novel methods based on magnetic resonance (MR) imaging may be particularly useful for sensitive detection of gene expression in opaque tissues. This report describes a novel reporter gene system that monitors gene expression dynamically and quantitatively, in yeast cells, by measuring the accumulation of inorganic polyphosphate (polyP) using MR spectroscopy (MRS) or MR spectroscopic imaging (MRI). Because this system is completely non-invasive and does not require exogenous substrates, it is a powerful tool for studying gene expression in multicellular organisms, as well.

    DOI: 10.1093/nar/gkl135

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 2P051 Differences between solution and crystal structures of a DNA binding protein(29. Protein structure and dynamics (II),Poster Session,Abstract,Meeting Program of EABS & BSJ 2006)

    Yamane Tsutomu, Okamura Hideyasu, Ikeguchi Mitsunori, Kidera Akinori, Nishimura Yoshifumi

    生物物理   46 ( 2 )   S308   2006年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.46.S308_3

    researchmap

  • 1P044 Ligand-dissociation increases protein flexibility in trp RNA-binding attenuation protein (TRAP) : Molecular dynamics simulation study(1. Protein structure and dynamics (I),Poster Session,Abstract,Meeting Program of EABS & BSJ 2006)

    Araki Hidemi, Fuchigami Sotaro, Ikeguchi Mitsunori, Heddle Jonathan G., Tame Jeremy R. H., Kidera Akinori

    生物物理   46 ( 2 )   S157   2006年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.46.S157_4

    researchmap

  • 1P099 A novel method for predicting the native structure of a protein(3. Protein folding and misfolding (I),Poster Session,Abstract,Meeting Program of EABS & BSJ 2006)

    Harano Yuichi, Roth Roland, Sugita Yuji, Ikeguchi Mitsunori, Kinoshita Masahiro

    生物物理   46 ( 2 )   S171   2006年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.46.S171_3

    researchmap

  • 1P564 All-Atom Molecular Dynamics Simulation of Conformational Changes in Adenylate Kinase(27. Molecular dynamics simulation,Poster Session,Abstract,Meeting Program of EABS & BSJ 2006)

    Fuchigami Sotaro, Ikeguchi Mitsunori, Kidera Akinori

    生物物理   46 ( 2 )   S287   2006年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.46.S287_4

    researchmap

  • 2P451 Database analyses of protein structural changes induced by ligand binding(48. Bioinformatics, genomics and proteomics (II),Poster Session,Abstract,Meeting Program of EABS & BSJ 2006)

    Amemiya Takayuki, Koike Ryotaro, Imamura Yuki, Fuchigami Sotaro, Ikeguchi Mitsunori, Kidera Akinori

    生物物理   46 ( 2 )   S408   2006年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.46.S408_3

    researchmap

  • 2P084 Structural change of protein described by linear response theory : internal coordinates(30. Protein function (II),Poster Session,Abstract,Meeting Program of EABS & BSJ 2006)

    Omori Satoshi, Fuchigami Sotaro, Ikeguchi Mitsunori, Kidera Akinori

    生物物理   46 ( 2 )   S316   2006年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.46.S316_4

    researchmap

  • 2P157 Molecular dynamics simulation of c-ring of F-type ATP synthase in explicit membrane(34. Membrane protein,Poster Session,Abstract,Meeting Program of EABS & BSJ 2006)

    Nakajima Kyoko, Fuchigami Sotaro, Ikeguchi Mitsunori, Kidera Akinori

    生物物理   46 ( 2 )   S335   2006年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.46.S335_1

    researchmap

  • Atomically detailed description of the unfolding of alpha-lactalbumin by the combined use of experiments and simulations 査読

    T Oroguchi, M Ikeguchi, K Saeki, K Kamagata, Y Sawano, M Tanokura, A Kidera, K Kuwajima

    JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY   354 ( 1 )   164 - 172   2005年11月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS LTD ELSEVIER SCIENCE LTD  

    The recombinant form of goat alpha-lactalbumin has a significantly faster unfolding rate compared to the authentic form, although the two molecules differ only in an extra methionine at the N terminus of the recombinant. The mechanism of the destabilization caused by this residue was investigated through the combined use of kinetic experiments and molecular dynamics simulations. Unfolding simulations for the authentic and recombinant forms at 398 K (ten trajectories of 5 ns for each form, 100 ns total) precisely reproduced the experimentally observed differences in unfolding behavior. In addition, experiments reproduced the destabilization of a mutant protein, T38A, faithfully as predicted by the simulations. This bidirectional verification between experiments and simulations enabled the atomically detailed description of the role of the extra methionine residue in the unfolding process. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.jmb.2005.09.061

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Comparative simulations of aquaporin family: AQP1, AQPZ, AQP0 and GlpF 査読

    M Hashido, M Ikeguchi, A Kidera

    FEBS LETTERS   579 ( 25 )   5549 - 5552   2005年10月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    Molecular dynamics simulations were performed for four members of the aquaporin family (AQP1, AQPZ, AQP0, and GlpF) in the explicit membrane environment. The single-channel water permeability, p(f), was evaluated to be GlpF similar to AQPZ &gt; AQP1 &gt;&gt; AQP0, while their relative pore sizes were GlpF &gt;&gt; AQP1 &gt; AQPZ &gt; AQP0. This relation between pf and pore size indicates that water permeability was determined not only by the channel radius, but also another competing factor. Analysis of water dynamics revealed that this factor was the single-file nature of water transport. (c) 2005 Published by Elsevier B.V. on behalf of the Federation of European Biochemical Societies.

    DOI: 10.1016/j.febslet.2005.09.018

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Protonation of the acidic residues in the transmembrane cation-binding sites of the Ca2+ pump 査読

    Y Sugita, N Miyashita, M Ikeguchi, A Kidera, C Toyoshima

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   127 ( 17 )   6150 - 6151   2005年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    DOI: 10.1021/ja0427505

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Protein structural change upon ligand binding: Linear response theory 査読

    M Ikeguchi, J Ueno, M Sato, A Kidera

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   94 ( 7 )   078102   2005年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMERICAN PHYSICAL SOC  

    A simple formula based on linear response theory is proposed to explain and predict the structural change of proteins upon ligand binding. By regarding ligand binding as an external perturbation, the structural change as a response is described by atomic fluctuations in the ligand-free form and the protein-ligand interactions. The results for three protein systems of various sizes are consistent with the observations in the crystal structures, confirming the validity of the linear relationship between the equilibrium fluctuations and the structural change upon ligand binding.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.94.078102

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 2P062 フォールドする軌道としない軌道の決定因子 : Trpcageの場合(蛋白質 C) 物性(安定性、折れたたみなど)))

    太田 元規, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   45   S135   2005年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.45.S135_2

    researchmap

  • 2P035 タンパク質の構造変化データベースの構築と解析(蛋白質 B) 構造・機能相関))

    雨宮 崇之, 小池 亮太郎, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   45   S128   2005年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.45.S128_3

    researchmap

  • 1P040 アデニル酸キナーゼの構造変化ダイナミクス : リガンド結合が誘起する特異的運動(蛋白質 B) 構造・機能相関))

    渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   45   S41   2005年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.45.S41_4

    researchmap

  • 1P026 水溶液環境下でのディスタンスジオメトリ法によるタンパク質の構造決定 : simulated annealingによる構造精密化(蛋白質 A) 構造))

    山根 努, 池口 満徳, 木寺 詔紀, 岡村 英保, 西村 善文

    生物物理   45   S38   2005年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.45.S38_2

    researchmap

  • 1SD03 タンパク質の特異的運動が機能発現を実現する(大自由度力学系としてみる蛋白質系の動力学構造)(English Session)

    渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   45   S6   2005年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.45.S6_1

    researchmap

  • 3P160 分子動力学シミュレーションで観るF_1-ATPase・βサブユニットの構造の性質(分子モーター))

    中尾 正治, 渕上 壮太郎, 木寺 詔紀, 池口 満徳

    生物物理   45   S243   2005年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.45.S243_4

    researchmap

  • 3P117 水輸送蛋白質アクアポリンファミリーの分子動力学シミュレーション(膜蛋白質))

    橋戸 公則, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   45   S233   2005年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.45.S233_1

    researchmap

  • 3P118 Phoborhodopsin/Transducer複合体の分子動力学シミュレーション(膜蛋白質))

    西方 公郎, 橋戸 公則, 渕上 壮太郎, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   45   S233   2005年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.45.S233_2

    researchmap

  • Phylogeny of protein-folding trajectories reveals a unique pathway to native structure 査読

    M Ota, M Ikeguchi, A Kidera

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA   101 ( 51 )   17658 - 17663   2004年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATL ACAD SCIENCES  

    To scrutinize how a protein folds at atomic resolution, we performed 200 molecular dynamics simulations (each of 50 ns) of the miniprotein Trp-cage on the computational grid. Within the trajectories, 58 folding and 31 unfolding events were identified and subjected to extensive comparison and classification. Based on an analogy with biological sequences, the folding and unfolding trajectories (arrays of sequential snapshots of structures) were aligned by dynamic programming allowing gaps. A phylogenetic tree derived from the alignments revealed four distinct groups of the trajectories, characterized by the Trp side-chain motions and the main-chain motions. It was found that only one group attained the native structure and that the other three led to pseudonative structures having the correct main-chain trace but different nonnative Trp side-chain rotamers, indicating that those four folded structures were each attained through a unique folding pathway.

    DOI: 10.1073/pnas.0407015102

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • The crystal structure of the tryptophan synthase beta(2) subunit from the hyperthermophile Pyrococcus furiosus - Investigation of stabilization factors 査読

    Y Hioki, K Ogasahara, SJ Lee, JC Ma, M Ishida, Y Yamagata, Y Matsuura, M Ota, M Ikeguchi, S Kuramitsu, K Yutani

    EUROPEAN JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   271 ( 13 )   2624 - 2635   2004年7月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:BLACKWELL PUBLISHING LTD  

    The structure of the tryptophan synthase beta(2) subunit (Pfbeta(2)) from the hyperthermophile, Pyrococcus furiosus, was determined by X-ray crystallographic analysis at 2.2 Angstrom resolution, and its stability was examined by DSC. This is the first report of the X-ray structure of the tryptophan synthase beta(2) subunit alone, although the structure of the tryptophan synthase alpha(2)beta(2) complex from Salmonella typhimurium has already been reported. The structure of Pfbeta(2) was essentially similar to that of the beta(2) subunit (Stbeta(2)) in the alpha(2)beta(2) complex from S. typhimurium. The sequence alignment with secondary structures of Pfbeta and Stbeta in monomeric form showed that six residues in the N-terminal region and three residues in the C-terminal region were deleted in Pfbeta, and one residue at Pro366 of Stbeta and at Ile63 of Pfbeta was inserted. The denaturation temperature of Pfbeta(2) was higher by 35 degreesC than the reported values from mesophiles at approximate to pH 8. On the basis of structural information on both proteins, the analyses of the contributions of each stabilization factor indicate that: (a) the higher stability of Pfbeta(2) is not caused by either a hydrophobic interaction or an increase in ion pairs; (b) the number of hydrogen bonds involved in the main chains of Pfbeta is greater by about 10% than that of Stbeta, indicating that the secondary structures of Pfbeta are more stabilized than those of Stbeta and (c) the sequence of Pfbeta seems to be better fitted to an ideally stable structure than that of Stbeta, as assessed from X-ray structure data.

    DOI: 10.1111/j.1432-1033.2004.04191.x

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Partial rigid-body dynamics in NPT, NPAT and NP gamma T ensembles for proteins and membranes 査読

    M Ikeguchi

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY   25 ( 4 )   529 - 541   2004年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS INC  

    A partial rigid-body method of molecular dynamics simulations for proteins and membranes is presented. In this method, the symplectic integrator for rigid bodies is combined with the equations of motion for the NPT ensemble. The standard NPT ensemble is extended to the membrane-specific ensembles, the NPAT (constant normal pressure and lateral surface area of membranes and constant temperature) and NPgammaT (constant normal pressure and lateral surface tension of membranes and constant temperature) ensembles. By more than 30-ns simulations of aqueous proteins and hydrated lipid bilayers, the results of the partial rigid-body method demonstrated excellent conservation of total energy and consistent behavior with the traditional constraint method in terms of structural distribution and fluctuation of proteins and lipids. The efficient implementation of the partial rigid-body method in parallel computation is presented, which is shown to work well in large-scale molecular dynamics simulations. (C) 2004 Wiley Periodicals, Inc.

    DOI: 10.1002/jcc.10402

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 1P105 カルシウムポンプのプロトン対抗輸送とカルシウム結合サイト付近の酸性残基のプロトン化率(膜蛋白質)

    宮下 尚之, 杉田 有治, 池口 満徳, 豊島 近

    生物物理   44   S56   2004年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.44.S56_1

    researchmap

  • 1P135 真性体および組換え体α-ラクトアルブミンのアンフォールディング解析 : N末端メチオニン残基の影響(発生・分化)

    苙口 友隆, 池口 満徳, 佐伯 喜美子, 木寺 詔紀, 桑島 邦博

    生物物理   44   S63   2004年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.44.S63_3

    researchmap

  • 3P093 タンパク質のフォールディング軌道の系統樹が明らかにした天然構造へのパスウェイ(蛋白質 C) 物性 : 安定性、折れたたみなど)

    太田 元規, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   44   S213   2004年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.44.S213_1

    researchmap

  • 3P091 カルシウムポンプと脂質二重膜の相互作用(蛋白質 C) 物性 : 安定性、折れたたみなど)

    杉田 有治, 池口 満徳, 木寺 詔紀, 豊島 近

    生物物理   44   S212   2004年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.44.S212_3

    researchmap

  • 2P015 水溶液環境下でのディスタンスジオメトリ法によるタンパク質の構造決定(蛋白質 A) 構造)

    山根 努, 池口 満徳, 木寺 詔紀, 岡村 英保, 西村 善文

    生物物理   44   S113   2004年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.44.S113_3

    researchmap

  • Two different Swi5-containing protein complexes are involved in mating-type switching and recombination repair in fission yeast 査読

    Y Akamatsu, D Dziadkowiec, M Ikeguchi, H Shinagawa, H Iwasaki

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA   100 ( 26 )   15770 - 15775   2003年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATL ACAD SCIENCES  

    Homologous recombination is an important biological process that occurs in all organisms and facilitates genome rearrangements and repair of DNA double-strand breaks. Eukaryotic Rad51 proteins (Rad51(sp) or Rhp51 in fission yeast) are functional and structural homologs of bacterial RecA protein, an evolutionarily conserved protein that plays a key role in homologous pairing and strand exchange between homologous DNA molecules in vitro. Here we show that the fission yeast swi5(+) gene, which was originally identified as a gene required for normal mating-type switching, encodes a protein conserved among eukaryotes and is involved in a previously uncharacterized Rhp51 (Rad51(sp))-dependent recombination repair pathway that does not require the Rhp55/57 (Rad55/57(sp)) function. Protein interactions with both Swi5 and Rhp51 were found to be mediated by a domain common to Swi2 and Sfr1 (Swi five-dependent recombination repair protein 1, a previously uncharacterized protein with sequence similarity to the C-terminal part of Swi2). Genetic epistasis analyses suggest that the Swi5-Sfr1-Rhp51 interactions function specifically in DNA recombination repair, whereas the Swi5-Swi2-Rhp5l interactions may function, together with chromodomain protein Swi6 (HP1 homolog), in mating-type switching.

    DOI: 10.1073/pnas.2632890100

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • N末近傍に変異を持つα-ラクトアルブミンのアンフォールディング解析 : 実験とシミュレーション

    苙口 友隆, 池口 満徳, 木寺 詔紀, 桑島 邦博

    生物物理   43   S62   2003年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.43.S62_2

    researchmap

  • Dynamical analysis of tRNA(Gln)-GlnRS complex using normal mode calculation

    S. Nakamura, M. Ikeguchi, K. Shimizu

    Chem. Phys. Lett.   372 ( 3/4 )   423 - 431   2003年

  • TrpCageのフォールディング軌道

    太田 元規, 池口 満徳, 木寺 詔紀

    生物物理   43   S90   2003年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.43.S90_2

    researchmap

  • [Protein structural dynamics]. 査読

    Kidera A, Ikeguchi M

    Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme   47 ( 8 Suppl )   1052 - 1057   2002年6月

     詳細を見る

  • New method for parallel computation of Hessian matrix of conformational energy function in internal coordinates 査読

    S Nakamura, D Kyono, M Ikeguchi, K Shimizu

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY   23 ( 4 )   463 - 469   2002年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL  

    A new algorithm for parallel calculation of the second derivatives (Hessian) of the conformational energy function of biomolecules in internal coordinates is proposed. The basic scheme of this algorithm is the division of the entire calculation of the Hessian matrix (called "task") into subtasks and the optimization of the assignment of processors to each subtask by considering both the load balancing and reduction of the communication cost. A genetic algorithm is used for this optimization considering the dependencies between subtasks. We applied this method to a glutaminyl transfer RNA (Gln-tRNA) molecule for which the scalability of our previously developed parallel algorithm was significantly decreased when the large number of processors was used. The speedup for the calculation was 32.6 times with 60 processors, which is considerably better than the speedup for our previously reported parallel algorithm. The elapsed time for the calculation of subtasks, data sending, and data receiving was analyzed, and the effect of the optimization using the genetic algorithm is discussed. (C) 2002 John Wiley Sons, Inc.

    DOI: 10.1002/jcc.10039

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • Solution structure of the fibronectin type III domain from Bacillus circulans WL-12 chitinase A1 査読

    JG Jee, T Ikegami, M Hashimoto, T Kawabata, M Ikeguchi, T Watanabe, M Shirakawa

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   277 ( 2 )   1388 - 1397   2002年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER SOC BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY INC  

    Growing evidence suggests that horizontal gene transfer plays an integral role in the evolution of bacterial genomes. One of the debated examples of horizontal gene transfer from animal to prokaryote is the fibronectin type III domain (FnIIID). Certain extracellular proteins of soil bacteria contain an unusual cluster of FnHIDs, which show sequence similarity to those of animals and are likely to have been acquired horizontally from animals. Here we report the solution structure of the FnIIID of chitinase A1 from Bacillus circulans WL-12. To the best of our knowledge, this is the first tertiary structure to be reported for an FnIIID from a bacterial protein. The structure of the domain shows significant similarity to FnIIIDs from animal proteins. Sequence comparisons with FnIIIDs from other soil bacteria proteins show that the core-forming residues are highly conserved and, thus, are under strong evolutionary pressure. Striking similarities in the tertiary structures of bacterial FnIlIDs and their mammalian counterparts may support the hypothesis that the evolution of the FnIIID in bacterial carbohydrases occurred horizontally. The total lack of surface-exposed aromatic residues also suggests that the role of this FnIIID is different from those of other bacterial beta-sandwich domains, which function as carbohydrate-binding modules.

    DOI: 10.1074/jbc.M109726200

    Web of Science

    PubMed

    researchmap

  • 1P024計算環境に動的に適応する並列プログラミング環境の構築と並列分子動力学シミュレーションへの適用

    関嶋 政和, 高崎 慎也, 中村 周吾, 池口 満徳, 清水 謙多郎

    生物物理   41   S38   2001年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.41.S38_4

    researchmap

  • 2P037モノヌクレオチド結合タンパク質の分子認識における構造変化と水和構造

    池口 満徳, 木下 賢吾, 木寺 詔紀

    生物物理   41   S105   2001年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.41.S105_1

    researchmap

  • 1L1315 モノヌクレオチド結合蛋白質の分子動力学シミュレーション

    池口 満徳, 中村 周吾, 清水 謙多郎

    生物物理   40   S92   2000年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.40.S92_2

    CiNii Books

    researchmap

  • Scheduling Policy and Mechanism of Parsley, A Parallel Programming En vironment 査読

    S. Takasaki, M. Sekijima, S. Nakamura, M. Ikeguchi, K Shimizu

    Proceedings of the 12th IASTED International Conference on Parallel and Distributed Comp. and Sys tems   605 - 610   2000年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    researchmap

  • 3C1415 タンパク質の局所部分配列と主鎖二面角分布の相関解析

    中村 周吾, 井上 剛, 池口 満徳, 清水 謙多郎

    生物物理   40   S171   2000年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.40.S171_1

    CiNii Books

    researchmap

  • 3PA060 蛋白質変性における変性剤作用の理論的研究

    池口 満徳, 中村 周吾, 清水 謙多郎

    生物物理   39   S163   1999年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.39.S163_4

    CiNii Books

    researchmap

  • Prediction of protein structure classes and secondary structures by means of hidden Markov models. 査読

    Hiroshi Yoshikawa, Mitsunori Ikeguchi, Shugo Nakamura, Kentaro Shimizu, Junta Doi

    Systems and Computers in Japan   30 ( 13 )   13 - 22   1999年

  • Parsley: a Scalable Framework for Dependence-Driven Task Scheduling in Distributed-Memory Multiprocessor Systems 査読

    M. Sekijima, S. Takasaki, S. Nakamura, M. Ikeguchi, K. Shimizu

    Proceedings of the eleventh IASTED International Conference on Parallel and Distributed Computing and Systems (PDCS '99)   800 - 805   1999年

     詳細を見る

  • Hydrophobic effects: Roles of water and denaturants 査読

    M Ikeguchi, S Nakamura, K Shimizu

    OLD AND NEW VIEWS OF PROTEIN FOLDING   1194   195 - 204   1999年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    On hydrophobic effects, roles of water and the influence of denaturants are analyzed using molecular simulations. Roles of the hydrogen bonding and the hard core of water on hydrophobic effects are clarified by comparison of simulation results of water and the simple fluid whose size and density are the same as those of water.
    As analysis of the influence of urea on hydrophobic effects, two methane association in urea solution is calculated. Our results support the hypothesis that urea stabilizes association of two methane. and we found out that it is due to smallness of a methane molecule. For larger hydrocarbons (with more than two carbon atoms), urea weakens hydrophobic effects, and we found out that it is due to the attractive interaction between solute and solvent.

    Web of Science

    researchmap

  • 3PA118 ARS-tRNA複合体のダイナミクス解析

    中村 周吾, 池口 満徳, 清水 謙多郎

    生物物理   39   S178   1999年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.39.S178_2

    CiNii Books

    researchmap

  • Roles of hydrogen bonding and the hard core of water on hydrophobic hydration 査読

    M Ikeguchi, S Shimizu, S Nakamura, K Shimizu

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B   102 ( 30 )   5891 - 5898   1998年7月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    The roles of hydrogen bonding and the hard core of water on hydrophobic hydration are clarified using Monte Carlo simulation and the test particle method to compare the cavity formation in water with that in a Lennard-Jones (LJ) fluid with the same molecular size and density. Similarities and differences in the cavity formation in the two fluids are examined in terms of the free energy, the energy change, and the change in the coordination number upon cavity formation. The free energy of cavity formation at a given density and the decrease in the coordination number around cavities in water are similar to those in the LJ fluid. These similarities are due to geometrical restriction of the hard core of molecules. The effect of the hydrogen bonding of water can be seen in the coordination-number dependence of the average energy of one molecule, regardless of whether water is in bulk or in the hydration shell. The temperature dependence of the correlation between the coordination number and energy can explain both the temperature dependence of hydrophobic enthalpy in the thermodynamic level and that of molecular energy changes near cavities in the molecular level. We conclude that combining the water-specific coordination-number dependence of energy (the hydrogen-bonding effect) with the decreased coordination number around hydrophobic groups (the hard-core effect) explains the special characteristics of hydrophobic hydration, such as iceberg formation, the entropy decrease at room temperature, and the large positive heat capacity change.

    Web of Science

    researchmap

  • An off-lattice theory of solvation: extension of the Flory chi parameter into continuum space 査読

    S Shimizu, M Ikeguchi, K Shimizu

    CHEMICAL PHYSICS LETTERS   282 ( 1 )   79 - 90   1998年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    The off-lattice theory of solvation presented here is a generalization of the Flory-Huggins lattice theory of solvation using the fused hard-sphere system as a reference. The contact free energy, a generalization of the Flory chi, is formulated by a perturbation approach. The perturbation term contains the bulk-compression contribution in addition to the contact foe energy, and the bulk-compression is shown to compensate with the hard-sphere pressure of the reference system. The contact free energy is shown to be a local thermodynamical quantity and is related to the solvent accessible surface area. (C) 1998 Elsevier Science B.V.

    Web of Science

    researchmap

  • Parallel algorithm for efficient calculations of second derivatives of conformational energy function in internal coordinates

    S. Nakamura, M. Ikeguchi, K. Shimizu

    J. Comput. Chem.   19 ( 15 )   1716 - 1723   1998年

  • Sequence Analysis of the IRES-Loop III Region of Hepatitis C Virus

    Sasano Takayoshi, Sagara Jun-Ichi, Nakamura Shugo, Ikeguchi Mitsunori, Shimizu Kentaro

    Genome Informatics   9   395 - 396   1998年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:Japanese Society for Bioinformatics  

    DOI: 10.11234/gi1990.9.395

    researchmap

  • A Study Using Sequence Comparison to Investigate the Molecular Evolution of Mitochondrial tRNA Genes

    Sagara Jun-Ichi, Nakamura Shugo, Ikeguchi Mitsunori, Shimizu Kentaro

    Genome Informatics   9   353 - 354   1998年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:Japanese Society for Bioinformatics  

    DOI: 10.11234/gi1990.9.353

    researchmap

  • A Novel Method to Detect <I>Identities</I> in tRNA Genes Using Sequence Comparison

    Sagara Jun-Ichi, Shimizu Seishi, Kawabata Takeshi, Nakamura Shugo, Ikeguchi Mitsunori, Shimizu Kentaro

    Genome Informatics   8   330 - 331   1997年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:Japanese Society for Bioinformatics  

    We developed a computational method to detect identities in tRNA genes. The method uses the multidimensional scaling method to classify the sequences of tRNA genes into multiple groups of similar sequences, and also to extract characteristic bases that are conserved within a group but differ from other groups. This procedure was applied recursively to classify the sequences into hierarchical groups so that characteristic sites can be detected more precisely. We were able to detect many characteristic sites in T and D domains of tRNAs as well as the characteristic sites that have been detected experimentally. This suggests that the preservation of L-shape structure in tRNAs is important to the tRNA-ARS recognition.

    DOI: 10.11234/gi1990.8.330

    researchmap

  • Parallel programming environment with dynamic resource management services: Design and application to molecular dynamics simulation 査読

    K Shimizu, A Oishi, H Ashihara, M Ikeguchi, S Nakamura

    COMPUTERS AND THEIR APPLICATIONS   226 - 231   1997年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:INTERNATIONAL SOCIETY COMPUTER S & THEIR APPLICATIONS (ISCA)  

    This paper describes the design and implementation of a parallel programming environment, called PVMx, which provides dynamic resource management services. The PVMx has a flexible structure that allows users to specify a variety of polities for resource allocation, according to the application and hardware configuration. II also provides a scalable mechanism for resource management and provides a programming interface compatible with PVM. We have developed a general load distribution service as one of the resource allocation policies in PVMx and have applied it to a molecular dynamics simulation. This paper also describes the implementation and performance for the service.

    Web of Science

    researchmap

  • Conformational Energy Minimization Using A Two-Stage Method

    S. Nakamura, H. Hirose, M. Ikeguchi, J. Doi

    J. Phys. Chem.   99 ( 20 )   8374 - 8378   1995年

     詳細を見る

▼全件表示

書籍等出版物

  • 1分子ナノバイオ計測

    伊藤祐子, 池口満徳( 担当: 分担執筆 範囲: 全原子分子動力学計算が解き明かす回転分子モーターの作用機構)

    化学同人  2014年 

     詳細を見る

  • 実験医学増刊 構造生命科学で何がわかるのか何ができるのか

    池口満徳, 山根努( 担当: 分担執筆 範囲: 生体系の分子シミュレーションと多剤排出トランスポーターへの応用)

    羊土社  2014年 

     詳細を見る

  • Protein Conformational Dynamics

    Y. Ito, M. Ikeguchi( 担当: 分担執筆 範囲: Molecular dynamics simulations of F1-ATPase)

    Springer Cham Heidelberg New York Dordrecht London  2014年 

     詳細を見る

  • 最新分子マシン ナノで働く“高度な機械”を目指して

    池口満徳( 担当: 分担執筆 範囲: 水を輸送する分子マシン アクアポリンの分子シミュレーション)

    化学同人  2008年 

     詳細を見る

MISC

  • 神経栄養因子NGF高親和性受容体TrkAドメイン5と新規結合ペプチドの相互作用解析

    鈴木里佳, 登坂綺水, 浴本亨, 高橋真帆, 山根努, 坂倉正義, 水越弓子, 竹内恒, 嶋田一夫, 池口満徳, 池口満徳, 高橋栄夫

    日本薬学会年会要旨集(Web)   141st   2021年

     詳細を見る

  • STRUCTURAL AND PHYSICAL BASIS FOR THE HIGHER AFFINITY TO ONCOPROTEIN MDM2 OF A PEPTIDE SELECTED WITH MRNA DISPLAY OVER TUMOR SUPPRESSOR P53

    永田崇, 山田達矢, 林智彦, 肥喜里志門, 小林直宏, 池口満徳, 片平正人, 木下正弘, 柳川弘志

    64th Annual Meeting of the Biophysical Society, San Diego, 2020.2.15-19   2020年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    researchmap

  • X線小角散乱と分子動力学シミュレーションを組み合わせた生体分子の溶液構造解析

    浴本亨, 小甲裕一, 苙口友隆, 池口満徳, 池口満徳

    アンサンブル   22 ( 3 )   2020年

     詳細を見る

  • In vitroとin silicoの融合によるセマフォリン-プレキシンペアの結合特異性決定因子の探索

    田中翼, 下地恵令奈, 永友芽里, 山根努, 浴本亨, 根谷崎牧子, 大井里香, 池口満徳, 禾晃和

    日本細胞生物学会大会(Web)   71st   2019年

     詳細を見る

  • 3D-CNNを活用したポケット予測に関する研究。

    馬場剛史, 小甲裕一, 佐藤美和, 中川寛之, 宮口郁子, MA Biao, 松本篤幸, 徳久淳師, 大田雅照, 池口満徳, 池口満徳

    構造活性相関シンポジウム講演要旨集   47th (CD-ROM)   2019年

     詳細を見る

  • AI用学習データ作成のための高・低分解能の蛋白質結晶構造比較

    宮口郁子, 鹿島亜季子, 佐藤美和, 中田一人, 馬彪, 松本篤幸, 徳久淳師, 大田雅照, 池口満徳

    日本細胞生物学会大会(Web)   71st   2019年

     詳細を見る

  • 深層学習による低解像度電子密度データからの構造予測

    佐藤美和, 中川寛之, 小甲裕一, 宮口郁子, 鹿島亜希子, 馬彪, 徳久淳師, 大田雅照, 池口満徳, 池口満徳

    日本細胞生物学会大会(Web)   71st   2019年

     詳細を見る

  • シグナル分子セマフォリンと受容体プレキシンの結合特異性に関する構造生物学的解析

    田中翼, 永友芽里, 根谷崎牧子, 大井里香, 下地恵令奈, 山根努, 浴本亨, 池口満徳, 禾晃和

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web)   41st   2018年

     詳細を見る

  • Reconstruction of Three-Dimensional Structures of a Protein with Software ENMA and EMC Algorithm: A Simulation for XFEL-CXDI Experiment

    Takashi Yoshidome, Yuki Sekiguchi, Tomotaka Oroguchi, Masayoshi Nakasako, Mitsunori Ikeguchi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   112 ( 3 )   288A - 288A   2017年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • Determination of the Solution Structure of Isolated Histone H2A-H2B Heterodimer by using CS-Rosetta

    Tsutomu Yamane, Yoshihito Moriwaki, Hideaki Ohtomo, Mitsunori Ikeguchi, Jun-ichi Kurita, Masahiko Sato, Aritaka Nagadoi, Hideaki Shimojo, Yoshifumi Nishimura

    BIOPHYSICAL JOURNAL   112 ( 3 )   488A - 488A   2017年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • Apo- and Antagonist-Binding Structures of Vitamin D Receptor Ligand-Binding Domain Revealed by a Combination Andlysis of MD Simulations and SAXS Experiments

    Yasuaki Anami, Nobutaka Shimizu, Toru Ekimoto, Daichi Egawa, Toshimasa Itoh, Mitsunori Ikeguchi, Keiko Yamamoto

    BIOPHYSICAL JOURNAL   112 ( 3 )   48A - 48A   2017年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • 神経軸索ガイダンス分子セマフォリンと受容体の相互作用のin silico解析

    下地恵令奈, 山根努, 浴本亨, 禾晃和, 池口満徳

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   17th   2017年

     詳細を見る

  • SAXS-MD解析を用いたビタミンD受容体のアポ型及びアンタゴニスト結合型構造の解析

    山本恵子, 穴見康昭, 清水伸隆, 浴本亨, 江川大地, 伊藤俊将, 池口満徳

    日本薬学会年会要旨集(CD-ROM)   137th   2017年

     詳細を見る

  • Water Pathway Analysis of Multi-Drug Efflux Transporter AcrB

    Tsutomu Yamane, Ryotaro Koike, Motonori Ota, Satoshi Murakami, Akinori Kidera, Mitsunori Ikeguchi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   110 ( 3 )   631A - 631A   2016年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • CS-Rosettaを用いたヒストンH2A-H2B複合体の溶液構造解析

    山根努, 森脇義仁, 佐藤昌彦, 大友秀明, 池口満徳, 栗田順一, 長土居有隆, 下條秀朗, 西村善文

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   16th   2016年

     詳細を見る

  • 神経軸索伸長ガイダンス分子セマフォリンと受容体プレキシンのタンパク質複合体の分子モデリング

    下地恵令奈, 山根努, 浴本亨, 禾晃和, 池口満徳

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   16th   2016年

     詳細を見る

  • X線小角散乱(SAXS)と分子動力学計算(MD)を組み合わせたSAXS-MD法によるビタミンD受容体リガンド結合領域の相関構造解析

    穴見康昭, 清水伸隆, 浴本亨, 江川大地, 伊藤俊将, 池口満徳, 山本恵子

    日本薬学会関東支部大会講演要旨集   59th   2015年

     詳細を見る

  • 7aAM-5 マニフォールドに基づく新規画像分類法を用いた画像解析(7aAM 生物物理一般,領域12(ソフトマター物理・化学物理・生物物理))

    吉留 崇, 苙口 友隆, 中迫 雅由, 池口 満徳

    日本物理学会講演概要集   69 ( 2 )   188 - 188   2014年8月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

    CiNii Books

    researchmap

  • Classification Protocol of Projection Images by Manifold: Toward Analysis of Dynamics of Particles with Coherent X-Ray Diffraction Imaging

    Takashi Yoshidome, Tomotaka Oroguchi, Masayoshi Nakasako, Mitsunori Ikeguchi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   106 ( 2 )   384A - 384A   2014年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • Structural Characterization of the Histone Multimers in the Gas Phase using Ion Mobility Mass Spectrometry and Molecular Dynamics Simulation

    Kazumi Saikusa, Sotaro Fuchigami, Kyohei Takahashi, Yuuki Asano, Aritaka Nagadoi, Hiroaki Tachiwana, Hitoshi Kurumizaka, Mitsunori Ikeguchi, Yoshifumi Nishimura, Satoko Akashi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   106 ( 2 )   464A - 464A   2014年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • イオンモビリティ質量分析と分子動力学シミュレーションを用いたヒストン多量体の構造解析

    七種和美, 渕上壮太郎, 浅野裕輝, 高橋恭平, 長土居有隆, 立和名博昭, 胡桃坂仁志, 池口満徳, 西村善文, 明石知子

    質量分析総合討論会講演要旨集   61st   93   2013年9月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • A novel computation method of hydration free energy: A hybrid of the method of energy representation and the morphometric approach

    T. Yoshidome, T. Ekimoto, N. Matubayasi, R. Roth, Y. Harano, M. Kinoshita, M. Ikeguchi

    7th Mini-Symposium on Liquids   2013年7月

     詳細を見る

  • コヒーレントX線回折イメージング構造解析理論の開発と展望

    中迫雅由, 苙口友隆, 高山裕貴, 小林周, 児玉渉, 坂本啓太, 吉留崇, 池口満徳

    放射光   26   11 - 25   2013年1月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)  

    researchmap

  • Molecular analysis of the Schizosaccharomyces pombe Rad51 recombinase mutant with a mutation of H315 residue

    Kentaro Ito, Yasuhiro Tsutsui, Kota Mayanagi, Yumiko Kurokawa, Yuichi Kokabu, Mitsunori Ikeguchi, Fumiaki Yamao, Hiroshi Iwasaki

    GENES & GENETIC SYSTEMS   87 ( 6 )   436 - 436   2012年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN  

    Web of Science

    researchmap

  • 分裂酵母Rad51リコンビナーゼのHis‐315ミュータントの解析

    伊藤健太郎, 筒井康博, 真柳浩太, 黒川裕美子, 小甲裕一, 池口満徳, 山尾文明, 岩崎博史

    日本遺伝学会大会プログラム・予稿集   84th   125   2012年8月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • All-Atom Molecular Dynamics Simulation of Multidrug Efflux Transporter AcrB

    Tsutomu Yamane, Mitsunori Ikeguchi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   102 ( 3 )   660A - 660A   2012年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • サブユニットの16度回転前後におけるイーストF1-ATPase の構造特性:水のエントロピー効果に焦点をあてた理論解析

    吉留崇, 伊藤祐子, 松林伸幸, 池口満徳, 木下正弘

    新学術領域研究「水を主役としたATPエネルギー変換」第4回領域全体会議,岩沼屋,仙台,2012.3.7-9   2012年

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    researchmap

  • 白質複合体におけるホットスポットの理論的予測

    尾嶋拓, 安田賢司, 吉留崇, 池口満徳, 木下正弘

    新学術領域研究「水を主役としたATPエネルギー変換」第4回領域全体会議,岩沼屋,仙台,2012.3.7-9   2012年

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    researchmap

  • 相同組換えに関わるSwi5‐Sfr1複合体の構造機能解析

    桑原直之, 橋本博, 小甲裕一, 池口満徳, 佐藤衛, 真柳浩太, 村山泰人, 岩崎博史, 清水敏之

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   11th   89   2011年5月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • All-Atom Molecular Dynamics Simulation of Multidrug Efflux Transporter AcrB

    Tsutomu Yamane, Mitsunori Ikeguchi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   100 ( 3 )   544 - 544   2011年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • On the Physical Mechanism of Rotation of F1-ATPase:Crucial Importance of the Water Entropy Effect

    T. Yoshidome, Y. Ito, M. Ikeguchi, M. Kinoshita

    8th Liquid Matter Conference,Universität Wien, Austria,2011.9.9   2011年

     詳細を見る

    記述言語:英語  

    researchmap

  • 実験で得られた蛋白質天然構造モデルのキャラクタリゼーション

    三嶋浩和, 安田哲司, 吉留崇, 池口満徳, 木下正弘

    第34 回溶液化学シンポジウム,名古屋大学ES総合館ESホール,2011.11.15-17   2011年

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    researchmap

  • Theoretical Analysis for Hot Spots in Protein-Protein Complexes: Critical Importance of Water Entropy

    H. Oshima, S. Yasuda, T. Yoshidome, M. Ikeguchi, M. Kinoshita

    8th Liquid Matter Conference,Universität Wien, Austria,2011.9.9   2011年

     詳細を見る

    記述言語:英語  

    researchmap

  • A Theoretical Analysis on Water-Entropy Change in Yeast F1-ATPase during 16 Degrees Rotation of Gamma Subunit

    吉留崇, 池口満徳, 木下正弘

    第49回日本生物物理学会年会,兵庫県立大学,2011.9.16   2011年

     詳細を見る

    記述言語:英語  

    researchmap

  • イオンモビリティ質量分析とX線小角散乱による基本転写因子TFIIEの構造解析

    七種和美, 小田隆, 奥田昌彦, 池口満徳, 佐藤衛, 西村善文, 明石知子

    質量分析総合討論会講演要旨集   59th   2011年

     詳細を見る

  • 24pTG-8 F_1ATPaseの回転のメカニズムにおける水のエントロピーの重要性(24pTG 生物物理,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    吉留 崇, 伊藤 祐子, 池口 満徳, 木下 正弘

    日本物理学会講演概要集   65 ( 2 )   327 - 327   2010年8月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

    CiNii Books

    researchmap

  • 22pEC-9 F_1-ATPaseの回転のメカニズムに関するの考察 : 水のエントロピーの重要性(22pEC 生物物理,領域12(ソフトマター物理,化学物理,生物物理))

    吉留 崇, 伊藤 祐子, 池口 満徳, 木下 正弘

    日本物理学会講演概要集   65 ( 1 )   390 - 390   2010年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

    CiNii Books

    researchmap

  • Ionic Effect on MD-SAXS Profile

    Tomotaka Oroguchi, Mitsunori Ikeguchi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   98 ( 3 )   738A - 738A   2010年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • All-Atom Molecular Dynamics Simulation of Bacterial Multidrug Efflux Transporters AcrB

    Tsutomu Yamane, Mitsunori Ikeguchi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   98 ( 3 )   685A - 685A   2010年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • F1-ATPaseの回転のメカニズムにおける水のエントロピーの重要性

    吉留崇, 伊藤祐子, 池口満徳, 木下正弘

    日本物理学会2010 年秋季大会,大阪府立大学,2010.9.23-25   2010年

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    researchmap

  • F1-ATPaseの回転のメカニズムに関する一考察

    吉留崇, 伊藤祐子, 池口満徳, 木下正弘

    水のエントロピーの重要性,日本物理学会第65回年次大会,岡山大学,2010.3.22   2010年

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    researchmap

  • Development of a free-energy function toward predicting the native structure of a protein

    S. Yasuda, T. Yoshidome, Y. Harano, R. Roth, Y. Sugita, M. Ikeguchi, M. Kinoshita

    The 2nd GCOE International Symposium (Zero-Carbon Energy Kyoto2010), Obaku Plaza, Kyoto University, Uji, Japan,2010.8.19-20   2010年

     詳細を見る

    記述言語:英語  

    researchmap

  • 相同組換えに関わるSwi5‐Sfr1複合体の構造機能解析

    桑原直之, 橋本博, 小甲裕一, 池口満徳, 佐藤衛, 真柳浩太, 村山泰斗, 岩崎博史, 清水敏之

    生化学   ROMBUNNO.1T16-1   2010年

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 非天然アミノ酸を導入したF<sub>1</sub>‐ATPaseにおけるATP加水分解反応のエナジェティクスの理論予測

    神谷基司, 梅村舞子, 伊藤祐子, 池口満徳, 林重彦

    日本生体エネルギー研究会討論会講演要旨集   36th   58 - 59   2010年

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • Dynamics and conformational changes in DNA-binding proteins

    Mitsunori Ikeguchi

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   238   2009年8月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Web of Science

    researchmap

  • 全原子モデルに基づいた蛋白質用の自由エネルギー関数

    木下正弘, 吉留崇, 安田賢司, 原野雄一, Roland Roth, 杉田有冶, 池口満徳

    次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発第3回公開シンポジウム,岡崎コンファレンスセンター,2009.3.4-5   2009年

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    researchmap

  • タンパク質の立体構造予測に向けた新規スコア関数

    原野雄一, 吉留崇, Roland Roth, 杉田有治, 池口満徳, 木下正弘

    第46回日本生物物理学会年会,福岡国際会議場,2008.12.3-5   2008年

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    researchmap

  • 3P-164 F_1-ATPaseのATP加水分解反応の分子機構(分子モーター(3),第46回日本生物物理学会年会)

    Shaikh Abdul Rajjak, Ito Yuko, Ikeguchi Mitsunori, Ueno Hiroshi, Noji Hiroyuki, Hayashi Shigehiko

    生物物理   48 ( 0 )   2008年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    researchmap

  • 天然構造を特徴づける蛋白質内水素結合パラメータ

    小田晃司, 原野雄一, 吉留崇, 杉田有治, 池口満徳, 木下正弘

    第46回日本生物物理学会年会,福岡国際会議場,2008.12.3-5   2008年

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    researchmap

  • Novel Scoring Function for Discriminating the Native Fold of a Protein from Misfolded Decoys

    Y Harano, T Yoshidome, R Roth, Y Sugita, M Ikeguchi, M Kinoshita

    1st International Conference of the Grand Challenge to Next-Generation Integrated Nanoscience, Tokyo, Japan, 2008. 6.3-7   2008年

     詳細を見る

    記述言語:英語  

    researchmap

  • Detecting domain motions of proteins in molecular dynamics simulations and normal mode analyses

    Mitsunori Ikeguchi, Sotaro Fuchigami, Akinori Kidera

    BIOPHYSICAL JOURNAL   409A - 409A   2007年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:BIOPHYSICAL SOCIETY  

    Web of Science

    researchmap

  • A Novel Method for Predicting the Native Structure of a Protein

    Y. Harano, R. Roth, Y. Sugita, M. Ikeguchi, M. Kinoshita

    Fifth East Asian Biophysics Symposium & Forty-Fourth Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan, Symposium: Hydration Effects on the Structure and Thermodynamics of Proteins,Okinawa Convention Center, Okinawa, Japan,2006.11.13-16   2006年11月

     詳細を見る

    記述言語:英語  

    researchmap

  • 蛋白質構造変化の源はゆらぎ--分子結合に伴う蛋白質立体構造変化の理論

    池口 満徳, 木寺 詔紀

    蛋白質核酸酵素   51 ( 3 )   268 - 273   2006年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:共立出版  

    CiNii Books

    researchmap

  • 物理化学に基づくタンパク質立体構造予測に向けた斬新な方法

    原野雄一, Roland Roth, 杉田有治, 池口満徳, 木下正弘

    生体機能関連化学部会,バイオテクノロジー部会,生命化学研究会合同シンポジウム,京都大学桂キャンパス,2006.9   2006年

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    researchmap

  • Theory of conformational change in proteins upon ligand binding

    M Ikeguchi, J Ueno, M Sato, A Kidera

    BIOPHYSICAL JOURNAL   88 ( 1 )   556A - 556A   2005年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:BIOPHYSICAL SOCIETY  

    Web of Science

    researchmap

  • 15pTA-10 分子動力学計算によるカルシウムポンプの熱揺らぎの解析(生物物理, 領域 12)

    杉田 有治, 池口 満徳, 木寺 詔紀, 豊島 近

    日本物理学会講演概要集   59 ( 2 )   313 - 313   2004年8月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

    CiNii Books

    researchmap

  • 29pWE-10 カルシウムポンプ(Ca^<2+>ATPase)のプロトン対抗輸送(タンパク質・核酸・生体膜)(領域12)

    宮下 尚之, 杉田 有治, 池口 満徳, 豊島 近

    日本物理学会講演概要集   59 ( 1 )   376 - 376   2004年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

    CiNii Books

    researchmap

  • 29pWE-11 カルシウムポンプの分子動力学(タンパク質・核酸・生体膜)(領域12)

    杉田 有治, 池口 満徳, 豊島 近

    日本物理学会講演概要集   59 ( 1 )   377 - 377   2004年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

    CiNii Books

    researchmap

  • Molecular dynamics methods for membrane and protein-membrane systems

    M Ikeguchi, A Kidera

    BIOPHYSICAL JOURNAL   84 ( 2 )   461A - 462A   2003年2月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:BIOPHYSICAL SOCIETY  

    Web of Science

    researchmap

  • Molecular dynamics study on hydrophobic effects in aqueous urea solutions

    M. Ikeguchi, S. Nakamura, K. Shimizu

    J. Am. Chem. Soc.   123 ( 4 )   677 - 682   2001年

  • サブタスク間の依存関係に基づくスケジューリング機構を備えた並列プログラミング環境の開発

    関嶋, 政和, 高崎, 慎也, 中村, 周吾, 池口, 満徳, 清水, 謙多郎

    情報処理学会論文誌プログラミング(PRO)   41 ( SIG02(PRO6) )   65 - 77   2000年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:情報処理学会  

    本論文では,大規模並列・分散システムにおいて,基盤となるハードウェア環境およびアプリケーションに柔軟に適応できる資源管理機能を備えた並列プログラミング環境Parsleyの設計と性能評価について述べる.Parsleyは,並列処理可能なサブタスクを単位として,サブタスク間の依存関係に関する情報をもとに,実行時間を短縮するスケジューリングを行う.大規模並列計算機HITACHISR2201上で,分子動力学シミュレーションをParsleyを用いて実行したところ,従来の分子動力学シミュレーションの並列化されたプログラムに対して,プロセッサ数32台以上で高い性能を示し,プロセッサ数175台で最大3.80倍の高速化を達成した.また,Parsleyは実行して得られたサブタスクの実行時間などの情報を記録して以降の実行に適用し,スケジューリング方針の自動的な改善を行う.その効果を調べた予備的実験では,1.07?1.16倍の性能向上が得られた.本論文ではさらに,依存関係に基づくスケジューリングで得られる性能向上について,個々の操作に要する時間を検討するなどして,詳細な性能の解析を行った.
    This paper describes the design and implementation of a new parallel programming environment called Parsley, which provides fine-grained scheduling services based on the applications' program structure. In Parsley, application programs are divided into subtasks which may run serially or in parallel. Parsley provides a programming interface that allows a user to define subtasks and to specify the precedence constraints among them. According to this specification, the Parsley system schedules subtasks and allocates processors. Thus, the subtasks are executed in a dependence-driven manner. We developed a parallel molecular dynamics simulation program based on the Parsley mechanism and executed it on scalable multiprocessor systems. We achieved good scalability and showed that our system is efficient for large-scale molecular dynamics simulation.

    CiNii Books

    CiNii Research

    researchmap

    その他リンク: http://id.ndl.go.jp/bib/5700590

  • A parallel programming environment with dependence-driven task scheduling in distributed-memory multiprocessor systems

    M Sekijima, S Takasaki, S Nakamura, M Ikeguchi, K Shimizu

    PARALLEL AND DISTRIBUTED COMPUTING SYSTEMS   348 - 354   2000年

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:INTERNATIONAL SOCIETY COMPUTER S & THEIR APPLICATIONS (ISCA)  

    We have designed and implemented a new parallel programming environment called Parsley, which provides fine-grained scheduling services based on the structure of application programs. In Parsley, application programs are divided into subtasks which may run serially or in parallel. Parsley provides a programming interface that allows a user to define subtasks and to specify precedence constraints among them. According to this specification, Parsley schedules subtasks and allocates processors, thus, the subtasks are executed in a dependence-driven manner. We developed a parallel molecular dynamics simulation program based on the Parsley mechanism and executed it on three scalable multiprocessor systems, HITACHI SR2201, IBM SP/2, COMPAQ DS20 cluster. We found that Parsley is efficient for large-scale molecular dynamics simulation and that load balancing and automatic improvement of scheduling policies can be adopted to the scalable multiprocessor systems of different architecture.

    Web of Science

    researchmap

  • 水/尿素混合系における疎水性相互作用

    池口満徳, 中村周吾, 清水謙多郎

    タンパク質構造討論会講演要旨集   50th   140   1999年6月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 分子動力学法を用いた自由エネルギーの効率的計算手法の開発

    村田達也, 中村周吾, 池口満徳, 清水謙多郎

    タンパク質構造討論会講演要旨集   50th   161   1999年6月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 分子動力学シミュレーションの並列化における分割法の一考察

    西村健, 中村周吾, 池口満徳, 清水謙多郎

    情報処理学会研究報告   99 ( 21(ARC-132 OS-80 HPC-75) )   61 - 66   1999年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • Size dependence of transfer free energies: A hard-sphere-chain-based formalism

    S. Shimizu, M. Ikeguchi, S. Nakamura, K. Shimizu

    J. Chem. Phys.   110 ( 6 )   2971 - 2982   1999年

     詳細を見る

  • Structural modeling of DNA mini-hairpin molecules with various loop sequences

    S. Nakamura, K. Tazaki, M. Ikeguchi, K. Shimizu

    Chem. Phys. Lett.   308 ( 3/4 )   267 - 273   1999年

  • 蛋白質変性における変性剤作用の理論的解析

    池口満徳, 清水青史, 中村周吾, 清水謙多郎

    溶液化学シンポジウム講演要旨集   21st   58 - 59   1998年10月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 動的資源管理機能を備えた並列プログラミング環境の開発と分子動力学シミュレーションへの応用

    関嶋政和, 村田達也, 正木宏和, 中村周吾, 池口満徳, 清水謙多郎

    情報処理学会全国大会講演論文集   57th ( 1 )   113.-1.14   1998年10月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • tRNA‐ARS複合体の動特性解析

    中村周吾, 池口満徳, 清水謙多郎

    日本生物物理学会年会講演予稿集   36th   S118   1998年9月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 分子動力学法の並列アルゴリズムの開発

    関嶋政和, 村田達也, 正木宏和, 中村周吾, 池口満徳, 清水謙多郎

    日本生物物理学会年会講演予稿集   36th   S154   1998年9月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 主成分分析法を用いたtRNA遺伝子の分子進化に関する研究

    相良純一, 中村周吾, 池口満徳, 清水謙多郎

    日本生物物理学会年会講演予稿集   36th   S121   1998年9月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • サブタスク分割による分子動力学シミュレーションの並列化 サブタスク間の依存関係を考慮した並列計算方式

    村田達也, 関嶋政和, 正木宏和, 宮田忠明, 中村周吾, 池口満徳, 清水謙多郎

    情報処理学会全国大会講演論文集   56th ( 1 )   1.404-1.405   1998年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • The use of sequence comparison to detect 'identities' in tRNA genes

    J. I. Sagara, S. Shimizu, T. Kawabata, S. Nakamura, M. Ikeguchi, K. Shimizu

    Nucleic Acids Res.   26 ( 8 )   1974 - 1979   1998年

     詳細を見る

  • Calculation of temperature dependence of free energy caused by potential function changes

    M. Ikeguchi, S. Shimizu, K. Tazaki, S. Nakamura, K. Shimizu

    Chem. Phys. Lett.   288 ( 2/4 )   333 - 337   1998年

  • Roles of hydrogen bonding and the hard core of water on hydrophobic hydration

    M. Ikeguchi, S. Shimizu, S. Nakamura, K. Shimizu

    J. Phys. Chem.   102 ( 30 )   5891 - 5898   1998年

     詳細を見る

  • 隠れマルコフモデルによるタンパク質構造クラスの解析

    吉川裕, 池口満徳, 中村周吾, 清水謙多郎, 土井淳多

    電子情報通信学会論文誌   J81-D-II ( 7 )   1656 - 1665   1998年

     詳細を見る

  • Molecular volume, surface area, and curvature dependence of the configurational entropy change upon solvation: Effects of molecular bonding

    S. Shimizu, M. Ikeguchi, S. Nakamura, K. Shimizu

    Chem. Phys. Lett.   284 ( 3/4 )   235 - 246   1998年

  • 鎖状分子溶液の統計力学理論

    清水 青史, 池口 満徳, 清水 謙多郎

    生物物理   37   S66   1997年10月

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本生物物理学会  

    CiNii Books

    researchmap

  • 多変量解析を用いた遺伝子解析手法によるtRNA遺伝子の解析

    相良純一, 清水青史, 川端猛, 中村周吾, 池口満徳, 清水謙多郎

    日本生物物理学会年会講演予稿集   35th   S130   1997年9月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 並列構造探索システムの構築と核酸ミニヘアピン分子への適用

    中村周吾, 池口満徳, 広瀬仁, 清水謙多郎

    日本生物物理学会年会講演予稿集   35th   S37   1997年9月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 連続空間での蛋白質foldingにおけるfunnel理論の研究

    広瀬仁, 中村周吾, 池口満徳, 清水謙多郎

    日本生物物理学会年会講演予稿集   35th   S31   1997年9月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • Extracting contact free energy from solubility: Excluded volume effects of polymers in continuum space

    S Shimizu, M Ikeguchi, K Shimizu

    CHEMICAL PHYSICS LETTERS   268 ( 1-2 )   93 - 100   1997年4月

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    We present a general thermodynamical theory that can be used to extract contact free energies from solubility data. The physical pictures of the long-disputed Flory-Huggins and Sharp's theories of solvation were clarified by introducing a novel decomposition of the unitary process. It is shown that the Flory-Huggins theory takes insufficient account of excluded volume effects. We propose a theory of solvation using the fused hard-sphere theory, and the ''packing entropy'' introduced in this theory enables us to extend the accessible surface-area formalism to the case of chain solvents. (C) 1997 Elsevier Science B.V.

    DOI: 10.1016/S0009-2614(97)00165-6

    Web of Science

    researchmap

  • A method of detecting identities in tRNA genes using sequence comparison

    J Sagara, S Shimizu, T Kawabata, S Nakamura, M Ikeguchi, K Shimizu

    PROTEIN ENGINEERING   10   52 - 52   1997年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • Modelling molecule-membrane interactions from partition data: A generalized theory of size effects in solvation.

    S Shimizu, M Ikeguchi, K Shimizu

    PROTEIN ENGINEERING   10   35 - 35   1997年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    Web of Science

    researchmap

  • 蛋白質の立体構造予測のための高速大域最小化アルゴリズム

    広瀬仁, 中村周吾, 池口満徳, 清水謙多郎

    日本生物物理学会年会講演予稿集   34th   S90   1996年10月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 分子動力学法に基づく水和熱力学量計算法の開発

    池口満徳, 清水青史, 田崎康一, 中村周吾, 清水謙多郎

    日本生物物理学会年会講演予稿集   34th   S9   1996年10月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • Mean Field Optimizationによる蛋白質局所構造予測法の開発

    加藤晋一郎, 中村周吾, 池口満徳, 清水謙多郎

    日本生物物理学会年会講演予稿集   34th   S89   1996年10月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • DNAミニヘアピン分子の熱安定性の解析

    中村周吾, 田崎康一, 池口満徳, 清水謙多郎

    日本生物物理学会年会講演予稿集   34th   S166   1996年10月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

  • 拡散方程式法の改良によるエネルギー最小化と核酸ミニヘアピン分子への適用

    中村周吾, 広瀬仁, 池口満徳, 土井淳多

    日本生物物理学会年会講演予稿集   33rd   S203   1995年8月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

    researchmap

▼全件表示

講演・口頭発表等

  • 分子動力学シミュレーションによるAquaporinの水透過機構の解析

    第6回日本蛋白質科学会年会  2006年 

     詳細を見る

  • PhoB DNAバインディングプロテインの溶液構造解析

    第6回日本蛋白質科学会年会  2006年 

     詳細を見る

  • アデニル酸キナーゼの立体構造変化における局所ダイナミクス

    第6回日本蛋白質科学会年会  2006年 

     詳細を見る

  • 生体膜中におけるF型ATP合成酵素のcリングの分子動力学シミュレーション

    第5回東アジア生物物理シンポジウム・日本生物物理学会第44回年会  2006年 

     詳細を見る

  • センソリーロドプシンIIとトランスデューサー複合体の分子動力学研究

    第5回東アジア生物物理シンポジウム・日本生物物理学会第44回年会  2006年 

     詳細を見る

  • リガンド結合に伴うタンパク質構造変化のデータベース解析

    第5回東アジア生物物理シンポジウム・日本生物物理学会第44回年会  2006年 

     詳細を見る

  • 水チャネルアクアポリンの水透過分子シミュレーション

    第6回日本蛋白質科学会年会  2006年 

     詳細を見る

  • アデニル酸キナーゼの構造変化の全原子分子動力学シミュレーション

    第5回東アジア生物物理シンポジウム・日本生物物理学会第44回年会  2006年 

     詳細を見る

  • DNA結合タンパク質における溶液構造と結晶構造の相違

    第5回東アジア生物物理シンポジウム・日本生物物理学会第44回年会  2006年 

     詳細を見る

  • 線形応答理論により記述されるタンパク質の構造変化:内部座標系

    第5回東アジア生物物理シンポジウム・日本生物物理学会第44回年会  2006年 

     詳細を見る

  • センサリーロドプシンIIトランスデューサーHAMPドメインの分子動力学研究

    第7回日本蛋白質科学会年会  2007年 

     詳細を見る

  • タンパク質立体構造変化における経路の多様性とメカニズム:アデニル酸キナーゼの場合

    第7回日本蛋白質科学会年会  2007年 

     詳細を見る

  • PhoBのDNA結合ドメインのダイナミクスの解析

    第7回日本蛋白質科学会年会  2007年 

     詳細を見る

  • タンパク質の一部分の外部自由度を固定した基準振動解析

    第6回日本蛋白質科学会年会  2006年 

     詳細を見る

  • 分子動力学シミュレーションと基準振動解析におけるタンパク質ドメイン運動の検出

    51st Annual Meeting of Biophysical Society  2007年 

     詳細を見る

  • 低分子リガンド結合に伴う構造変化のデータベース解析

    第7回日本蛋白質科学会年会  2007年 

     詳細を見る

  • タンパク質の真のフォールディングファネルは初期トポロジーによって分断されている

    第7回日本蛋白質科学会年会  2007年 

     詳細を見る

  • 線形応答理論による蛋白質構造変化の記述:内部座標系

    第7回日本蛋白質科学会年会  2007年 

     詳細を見る

  • 固体NMRを用いたH+-ATP合成酵素βサブユニットに結合したATPの構造解析

    第7回日本蛋白質科学会年会  2007年 

     詳細を見る

  • 分子動力学シミュレーションによるPhoB DNA結合/転写活性化ドメインの側鎖ダイナミクスの解析

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • 蛋白質多量体化によって誘起される構造変化

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • 分子動力学シミュレーションとX線散乱によるATP結合に伴うF1-ATPaseエプシロンサブユニットの構造変化研究

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • リガンド結合に伴う蛋白質の構造変化における緩和モード

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • アデニル酸キナーゼの構造変化における階層型ダイナミクス

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • センソリーロドプシンII/トランスデューサー複合体のHAMPドメインのモデル:分子動力学研究

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • X線小角散乱と分子動力学シミュレーションによる分裂酵母Swi5の溶液構造解析

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • F1-ATPase分子モーターにおけるATP加水分解の分子メカニズム

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • 分子動力学によるF1-ATPaseの構造解析

    53rd Annual Meeting of Biophysical Society  2009年 

     詳細を見る

  • 分子動力学シミュレーションを用いたPhoB DNA-binding/transactivationドメインの側鎖ダイナミクスの解析

    53rd Annual Meeting of Biophysical Society  2009年 

     詳細を見る

  • 蛋白質構造ゆらぎの2面角系主成分分析

    日本蛋白質科学会第8回年会  2008年 

     詳細を見る

  • X 線小角散乱及び分子動力学計算を用いたII 型制限酵素EcoO109I の溶液中ダイナミックスの解析

    日本蛋白質科学会第8回年会  2008年 

     詳細を見る

  • 分子動力学シミュレーションによるPhoB DNA binding/transactivation ドメインの運動性の解析

    日本蛋白質科学会第8回年会  2008年 

     詳細を見る

  • タンパク質の立体構造変化における運動の階層性

    日本蛋白質科学会第8回年会  2008年 

     詳細を見る

  • 低分子リガンド結合に関わるタンパク質構造変化のデータベース解析:結晶場の影響

    日本蛋白質科学会第8回年会  2008年 

     詳細を見る

  • センサリーロドプシンII/トランスデューサー複合体の分子動力学研究

    日本蛋白質科学会第8回年会  2008年 

     詳細を見る

  • 変性状態蛋白質の構造デコイ群から天然構造を判別する新規スコア関数

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • 蛋白質天然状態を特徴づける分子内水素結合に関するパラメータ

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • 分子動力学によるF1-ATPaseの構造と機能解析

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • イノシトール1,4,5-三リン酸受容体とその変異体のリガンド結合コアのリガンド非結合状態における分子動力学シミュレーション

    日本生物物理学会第46回年会  2008年 

     詳細を見る

  • 分子動力学による理論的研究:分子の揺らぎからわかるF1-ATPaseのサブユニット協調性

    日本生物物理学会第47回年会  2009年 

     詳細を見る

  • X線小角散乱によるDNA相同組換えのメディエータである分裂酵母Swi5とSfr1の溶液構造解析

    日本生物物理学会第47回年会  2009年 

     詳細を見る

  • 分子モーターF1-ATPaseの回転メカニズムについての理論的研究

    International Symposium on Hydration and ATP Energy  2009年 

     詳細を見る

  • バクテリア多剤排出トランスポーターAcrBの全原子分子動力学シミュレーション

    54th Annual Meeting of Biophysical Society  2010年 

     詳細を見る

  • 蛋白質構造ゆらぎの二面角系主成分解析

    日本生物物理学会第47回年会  2009年 

     詳細を見る

  • 異なる結合様式をもつジユビキチンの分子動力学シミュレーション

    日本生物物理学会第47回年会  2009年 

     詳細を見る

  • 翻訳後修飾を受けるタンパク質の立体構造変化データベース解析

    2009年 

     詳細を見る

  • 多剤排出トランスポーターAcrBの分子動力学シミュレーション

    日本生物物理学会第47回年会  2009年 

     詳細を見る

  • MD-SAXSプロファイルにおけるイオン効果

    54th Annual Meeting of Biophysical Society  2010年 

     詳細を見る

  • タンパク質の平衡揺らぎの独立成分解析

    日本生物物理学会第47回年会  2009年 

     詳細を見る

  • 分裂酵母の相同組換えに機能する Swi5と Sfr1の溶液構造解析

    日本蛋白質科学会第9回年会  2009年 

     詳細を見る

  • 分子動力学を用いた F1 ‒ATPase の構造と機能解析

    日本蛋白質科学会第9回年会  2009年 

     詳細を見る

  • 低分子リガンド相互作用に関わるタンパク質立体構造変化のデータベース解析

    日本蛋白質科学会第9回年会  2009年 

     詳細を見る

  • DNA結合タンパク質のダイナミクスと構造変化

    238th American Chemical Society National Meeting  2009年 

     詳細を見る

  • 分子動力学シミュレーションとX線散乱を用いたATP結合によるF1-ATPase ε サブユニットの構造変化研究

    53rd Annual Meeting of Biophysical Society  2009年 

     詳細を見る

  • 球状蛋白質構造ゆらぎの 2 面角系主成分分析

    日本蛋白質科学会第9回年会  2009年 

     詳細を見る

  • タンパク質の分子動力学シミュレーションにおける平衡化過程の定量的解析

    日本蛋白質科学会第9回年会  2009年 

     詳細を見る

  • 多剤排出トランスポーター AcrB の分子動力学シミュレーションによる解析

    日本蛋白質科学会第9回年会  2009年 

     詳細を見る

  • タンパク質の長時間シミュレーションにおいて観測された遅い構造緩和

    第3回分子科学討論会  2009年 

     詳細を見る

  • HAMPドメインの分子動力学解析:電子スピン常磁性共鳴のデータを満足する4-helix bundle構造

    日本生物物理学会第47回年会  2009年 

     詳細を見る

  • イヌミルクリゾチームのアンフォールディング経路についての理論的研究:ヤギαラクトアルブミンとの比較

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • 二面角空間における蛋白質分子の補償的ダイナミクス

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • 全原子分子動力学シミュレーションによる多剤排出トランスポーターAcrBの解析

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • 分子動力学シミュレーションによるF1-ATPase(βサブユニット)の構造変化研究

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • 腸内ビブリオの算出する耐熱性溶血毒TDHの構造

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • アクアポリンファミリー、AQP1, AQPZ, AQP0, GlpFの比較分子動力学シミュレーション

    50th Annual Meeting of Biophysical Society  2006年 

     詳細を見る

  • 多次元レプリカ交換分子動力学法プログラム(REIN)の開発

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • タンパク質の天然構造予測の新規方法

    第5回東アジア生物物理シンポジウム・日本生物物理学会第44回年会  2006年 

     詳細を見る

  • MD-SAXS法によるジユビキチンの動的構造解析:結合様式による違い

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • タンパク質立体構造予測に向けた自由エネルギー関数の開発

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • F1-ATPaseの回転のメカニズムにおける水のエントロピーの重要性

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • 独立成分解析によるタンパク質ダイナミクスの解析:長時間スケールの揺らぎ

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • MD-SAXS データ及びに溶媒和構造の塩濃度依存性

    日本蛋白質科学会第10回年会  2010年 

     詳細を見る

  • X線小角散乱法による分裂酵母Swi5-Sfr1の溶液構造解析

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • リガンド結合によるタンパク質立体構造変化のデータベース解析

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • 蛋白質-蛋白質複合体におけるホットスポットの理論的予測

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • K48,K63 および K11 結合型ジユビキチンの分子動力学シミュレーション

    日本蛋白質科学会第10回年会  2010年 

     詳細を見る

  • X 線小角散乱を用いたタンパク質複合体の構造モデリングを目指して

    日本蛋白質科学会第10回年会  2010年 

     詳細を見る

  • X 線小角散乱法による分裂酵母 Swi5-Sfr1 の溶液構造解析

    日本蛋白質科学会第10回年会  2010年 

     詳細を見る

  • タンパク質平衡揺らぎの動的性質:独立成分分析による解析

    日本蛋白質科学会第10回年会  2010年 

     詳細を見る

  • F1-ATPaseの回転のメカニズムに関する一考察:水のエントロピーの重要性

    日本物理学会春季大会  2010年 

     詳細を見る

  • 多剤排出トランスポーター AcrB の全原子分子動力学シミュレーションによる解析

    日本蛋白質科学会第10回年会  2010年 

     詳細を見る

  • In silico protein design for functional modification of the photoactivated adenylate cyclase

    田中真結, 浴本亨, 大木規央, 山根努, 朴三用, 池口満徳

    情報計算科学生物学会2017年大会  2017年 

     詳細を見る

  • In silico binding affinity analysis for phosphodiesterase-10A inhibitors

    湯浅千紗, 浴本亨, 山根努, 池口満徳

    情報計算科学生物学会2017年大会  2017年 

     詳細を見る

  • Finite-size effect on the charging free energy in the alchemical perturbation and “Warp Drive” method

    浴本亨, 山根努, 池口満徳

    Biophysical society 62th Annual Meeting  2018年 

     詳細を見る

  • Finite-size effect on the charging free energy in the alchemical perturbation and ``warp drive'' method

    浴本亨, 山根努, 池口満徳

    情報計算科学生物学会2017年大会  2017年 

     詳細を見る

  • Protein dynamics revealed by a combination analysis of molecular dynamics (MD) simulations and small-angle x-ray scattering (SAXS) experiments

    浴本亨, 池口満徳

    第55回日本生物物理学会年会  2017年 

     詳細を見る

  • Apo- and antagonist-binding structures of vitamin D receptor ligand-binding domain elucidated by SAXS experiments and MD simulations

    穴見康昭, 清水伸隆, 浴本亨, 江川大地, 伊藤俊将, 池口満徳, 山本恵子

    第55回日本生物物理学会年会  2017年 

     詳細を見る

  • X線小角散乱実験と分子動力学計算を組み合わせた相関構造解析による蛋白質の溶液構造解析

    浴本亨, 池口満徳

    第17回日本蛋白質科学会年会  2017年 

     詳細を見る

  • ホスホジエステラーゼ(PDE)-10Aのin silicoリガンド結合解析

    湯浅千紗, 浴本亨, 山根努, 池口満徳

    第17回日本蛋白質科学会年会  2017年 

     詳細を見る

  • 神経軸索ガイダンス分子セマフォリンと受容体の相互作用のin silico解析

    下地恵令奈, 山根努, 浴本亨, 禾晃和, 池口満徳

    第17回日本蛋白質科学会年会  2017年 

     詳細を見る

  • Apo- and antagonist-binding structures of vitamin D receptor ligand-binding domain in solution revealed by MD and SAXS hybrid approach

    浴本亨, 池口満徳

    第17回日本蛋白質科学会年会  2017年 

     詳細を見る

  • MD-SAXSプロファイルにおけるイオン効果

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • X線小角散乱を用いたタンパク質複合体の構造モデリング

    日本生物物理学会第48回年会  2010年 

     詳細を見る

  • 分子シミュレーションで探るDNA結合タンパク質の揺らぎと機能

    日本物理学会秋季大会  2010年 

     詳細を見る

  • F1-ATPaseの回転のメカニズムにおける水のエントロピーの重要性

    日本物理学会秋季大会  2010年 

     詳細を見る

  • リガンド解離がTRAPの柔軟性を増加させる:分子動力学シミュレーション研究

    第5回東アジア生物物理シンポジウム・日本生物物理学会第44回年会  2006年 

     詳細を見る

  • デザインされたジンクフィンガー様タンパク質の折れたたみシミュレーション

    第5回東アジア生物物理シンポジウム・日本生物物理学会第44回年会  2006年 

     詳細を見る

▼全件表示

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 生体発動分子の機能発現に関する構造ダイナミクス研究

    研究課題/領域番号:18H05426  2018年6月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    池口 満徳, 高橋 栄夫

      詳細を見る

    配分額:93340000円 ( 直接経費:71800000円 、 間接経費:21540000円 )

    本研究は、スーパーコンピュータ等を用いた分子動力学(MD)シミュレーションとNMR実験を活用し、理論・計測の統合によって発動分子の構造ダイナミクスと機能発現を結びつけ、新規機能獲得に向けた合理的分子設計法を確立することを目的としている。具体的な標的として、TrkAd5という生体発動分子を選択し、MD計算とNMR実験の双方からの研究を推進している。2021年度には、TrkAd5を制御する結合ペプチド(TP1)のアミノ酸置換体のデザインを行った。前年度までに実施したMD計算により推定された結合構造とNMR実験の情報に基づき、相互作用が向上すると期待されるペプチドのアミノ酸置換体を10個程度予測し、NMR実験を行った。その結果、若干ではあるがTP1より親和性が向上する置換体が見つかった。その置換体についてMD計算を実施し、その親和性向上のメカニズムを考察した。また、主要な結合要素を抽出し構造を固定化する改変体をデザインしたところ、TP1を超える結合能を示したことから、エントロピーの制御が親和性増大に有効であることが示された。
    次に、A01班と連携し、人工発動分子イオンチャネルのQM/MM-MD研究を実施した。その結果、人工発動分子イオンチャネルのフッ素原子とカリウムイオンの相互作用が、イオンチャネルの選択性に寄与しているということが明らかになった。また、B01-2班と連携し、微小管を構成するチューブリン・キネシン複合体の分子シミュレーションも継続している。また、C01班、A01班との連携研究により、好熱細菌由来ロドプシンを対象としたNMR解析を進め、9割を超える主鎖由来シグナル帰属を完了するとともに、光反応サイクルを進めるための動的構造特性について考察した。また、光照射NMR実験により、光反応後期中間体に関する構造情報の取得が可能となった。

    researchmap

  • 分子シミュレーションによるV型ATPaseの回転機構の解明

    研究課題/領域番号:25291036  2013年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    池口 満徳, 村田 武士

      詳細を見る

    配分額:18070000円 ( 直接経費:13900000円 、 間接経費:4170000円 )

    ATP加水分解のエネルギーを利用してイオンを運ぶ分子モーターであるV型ATPaseについて、分子動力学(MD)シミュレーションを用いた回転機構の研究を行った。水素まで考慮する全原子モデルと、アミノ酸を粒子と考える粗視化モデルの両方を用いたマルチスケールMDシミュレーションによって、軸回転の再現に成功し、その構造変化の解析から、どのようにV型ATPaseが回転しているのか、そのメカニズムを明らかにした。

    researchmap

  • Pループ型ATP加水分解酵素の機能発現機構の解明

    研究課題/領域番号:23118713  2011年4月 - 2013年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    池口 満徳

      詳細を見る

    配分額:16120000円 ( 直接経費:12400000円 、 間接経費:3720000円 )

    本研究は,Pループ型ATP加水分解酵素の機能発現機構について,分子シミュレーション等の計算科学的手法を用いて解析することを目的としている.
    平成24年度には,DNA相同組換えで働くPループ型ATP加水分解酵素であるRad51について,分子構造モデリングと分子動力学シミュレーションを行い,論文として,Biophysical Journal誌に出版することができた.Rad51の原子レベルの立体構造はX線結晶解析により得られているが,モノマー間の界面にはATPは存在せず,電子顕微鏡研究などで得られている活性型の構造とは言えない.そこで,まず,フィラメントの最小単位である2量体について,古細菌の類縁タンパク質であるRadAの結晶構造を参照して分子構造モデリングを行い,全原子分子動力学シミュレーションを遂行した.その結果,ATPのγリン酸部位では,安定な活性型構造を維持するのに,カリウムイオンが必須であり,隣接モノマーのH352, D374と相互作用ネットワークを形成していることを見出した.このようなカリウムイオンの相互作用は,他のPループ型ATP加水分解酵素におけるアルギニンフィンガーと類似の機能を果たしているように示唆された.さらに,もうひとつの活性型構造を維持するメカニズムとして,ATPのアデニン環が,R228と, 隣接モノマーにあるP379に挟まれるように相互作用することも見出した.このように,ATPがモノマー間の「糊」として働いており,活性型構造を安定化していることを明らかにした.
    また,領域内の液体統計力学解析の専門家と共同研究を行い,溶媒効果,特に水のエントロピー解析を発展させ,他のPループ型ATP加水分解酵素であるF1-ATPaseについて,分子動力学シミュレーションと統計力学解析を基に動作メカニズムを提案した.

    researchmap

  • 相同組換えに関わる分裂酵母Rad51‐Swi5‐Sfr1複合体の構造生物学的研究

    研究課題/領域番号:23770105  2011年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    桑原 直之, 佐藤 衛, 池口 満徳, 岩崎 博史, 清水 敏之

      詳細を見る

    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    本研究では Swi5-Sfr1 複合体に注目し、この複合体および相互作用分子である Rad51 との超分子複合体の構造機能相関解析を行った。 Swi5 と Sfr1 の C 末端側領域の複合体の結晶構造を明らかにし、この複合体が Rad51 の活性化に必須である事を明らかにした。さらに X 線小角散乱解析など複数の解析手法を組み合わせる事で、Swi5-Sfr1 複合体が Rad51 フィラメントの溝に入り込む事で活性化することと、Sfr1 の天然変性領域が活性化に重要である事を明らかにした。本研究により、これら複合体が行う相同組み換えによる鎖交換反応の分子機構モデルを構築できた。

    researchmap

  • 分子シミュレーションによる F1 分子モーターの回転機構の解明

    研究課題/領域番号:22300102  2010年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    池口 満徳

      詳細を見る

    配分額:17550000円 ( 直接経費:13500000円 、 間接経費:4050000円 )

    本研究では、 F1 分子モーターの回転機構について、 分子シミュレーションを用いた解析を行った。 F1 分子モーターのエンジンであるβサブユニットに対し、 平衡分子動力学計算および自由エネルギー計算を行い、 オープン-クローズ構造間の遷移の様子を明らかにすることができた。αβγ複合体では、分子動力学計算および統計熱力学理論を適用し、サブユニット間でのパッキングの非対称性が回転機構の上で重要であるとする packing exchange model を提唱した。

    researchmap

  • Pループ型ATP加水分解酵素の機能発現機構の解明

    研究課題/領域番号:21118519  2009年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    池口 満徳

      詳細を見る

    配分額:5200000円 ( 直接経費:4000000円 、 間接経費:1200000円 )

    本研究は,Pループ型ATP加水分解酵素の機能発現機構について,分子シミュレーション及び,統計力学解析を用いて解析することを目的としている.本年度は,DNA相同組換えで働く,Pループ型ATP加水分解酵素であるRad51について,分子構造モデリングと分子動力学シミュレーションを行った.Rad51は,DNAの周囲にらせん状のフィラメントを形成する.酵母のRad51に対する結晶構造が決定されているが,そのらせんピッチは130Aであり,電子顕微鏡などの実験値である90~100Aと比較すると若干大きかった.その結晶構造を元に,分子動力学シミュレーションを遂行したが,らせんピッチは増加する一方で実験値に近くはならなかった.そこで,らせんピッチが90A程度とほぼ実験値に近い古細菌のホモログであるRadAの結晶構造を元にして,Rad51のモデリングを行ったところ,ATP塩基のパッキングが,ピッチ130Aの構造と90-100Aの構造で大きく異なることが判明した.ピッチ130Aの構造ではATPが結合していないので,塩基パッキングの影響でATPの安定的結合が形成されなかったと考えられる.
    また,統計力学理論に基づく水のエントロピー解析を,やはりPループ型ATP加水分解酵素であるF1-ATPaseについて適用した.水のエントロピーは,タンパク質の密なパッキングをもたらす駆動力として効くことが知られている.水のエントロピー解析をF1-ATPaseに適用した結果,サブユニット間インターフェースのパッキングが場所によって,大きく異なっていることが明らかになり,ATP加水分解に付随して起こるγサブユニットの回転の際,大規模なパッキングの移動が起こっており,回転機構に重要な役割を果たしていることが明らかになった.

    researchmap

  • トランスポーチンによるタンパク質の核内輸送の構造生物学

    研究課題/領域番号:20051020  2008年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    佐藤 衛, 池口 満徳

      詳細を見る

    配分額:6400000円 ( 直接経費:6400000円 )

    これまでわれわれは核内輸送受容体トランスポーチン(TRN1)とhnRNP D、JKTBPおよびTAPとの複合体の結晶構造を3.5A分解能で明らかにした。今年度はTRN1と転写因子c-fos,c-junおよびRevとの複合体のX線結晶構造解析を行った。c-fosのTRN1結合部位は以前知られているような核内輸送シグナルは存在しないが、c-junおよびREVのTRN1結合部位にはクラシカルな核内輸送シグナルが存在する。これまで知られているTRN1とリガンドとの結合とは違うメカニズムで複合体を形成していることが予想される。TRN1は前回同様全長890残基を用いた。リガンドには化学合成したペプチドを用いた。実験の結果、TRN1とc-fosおよびTRN1とREVの複合体で200から400μmの単結晶が得られ、PF-ARでX線回折実験を行ったところ、5.6A分解能の回折データを得ることができた。しかし、得られた回折データは低分解能で分子置換法による構造解析はできなかった。TRN1は柔軟な分子である高い分解能が得ることが難しかったと思われ、TRN1分子の不安定なループを削除するなどの工夫が必要と思われる。
    次に、TRN1の全原子分子動力学シミュレーションを行った。まず、分子動力学シミュレーションに用いたTRN1の初期構造を構築した。結晶構造では機能に重要なH8ループの電子密度が柔軟性のため観察されていなかったので、H8ループのモデリングを行い、さらに周囲に水を配置して分子動力学シミュレーションを行った。その結果、H8ループの初期構造は伸長した状態であったが、分子動力学シミュレーションの結果、コンパクトな構造に遷移した。しかし、シミュレーション中にある特定の構造に安定化したわけではなく、運動性の高い状態であった。また、TRN1の全体構造においても、通常の球状タンパク質と比べて柔軟性が高いことがわかった。TRN1はヘリックス-ターンヘリックスモチーフが繰り返されるHEATリピート構造を持つが、それぞれのモチーフの運動が一様でなく、運動性に個性が存在することが明らかになった。

    researchmap

  • タンパク質フォールディングの大規模シミュレーションと大量軌道データ解析法の開発

    研究課題/領域番号:19300101  2007年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    太田 元規, 池口 満徳, 池口 満徳

      詳細を見る

    配分額:18720000円 ( 直接経費:14400000円 、 間接経費:4320000円 )

    コンピュータの性能は指数的に向上しており,少し前までは不可能だと思われていた大規模計算も数年たつと実現可能となっている.本研究ではタンパク質について大規模なフォールディングシミュレーションを実施した.その結果得られる大量データの処理についても新しい手法開発を行った.対象としたタンパク質はTrp-Cageとλリプレッサである.開発した手法は,マルチプル軌道アラインメント法,部分オーダ軌道アラインメント法,遍歴プロフィール法,などである

    researchmap

  • 分子シミュレーションによる膜タンパク質の機能的ダイナミクスの研究

    研究課題/領域番号:19036028  2007年 - 2008年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    木寺 詔紀, 池口 満徳, 渕上 壮太郎

      詳細を見る

    配分額:6900000円 ( 直接経費:6900000円 )

    分子動力学シミュレーションを用いて、膜インタフェイスに関わるタンパク質を計算機中で運動させることによって、それらタンパク質の機能発現の動的過程を明らかにすることを目的として、以下の課題の研究を行った。
    (1)Sensory Rhodopsin II/Transducer複合体の脂質2重膜中のシミュレーション : この複合体は高度好塩菌の細胞膜にあり、負の走光性をもたらす信号伝達複合体である。この系の基底状態における脂質2重膜中の分子動力学計算を行うことによって、信号伝達の機構を推定する。TransducerのHAMPドメインを付加した複合体モデルの構築とそのシミュレーションを行いその安定性とEPR実験との整合性を確認した。
    (2)IP3受容体のIP3結合ドメインの構造変化のシミュレーション : IP3受容体は小胞体膜上に存在し、IP3とCa2+の結合により細胞質にCa2+を放出するチャンネルである。その中で結晶構造の解かれているIP3結合型IP3結合ドメインについて、IP3非結合型の立体構造をシミュレーションで作り出した。その構造は、ドメイン間の多くの極性残基間の水素結合によって安定化される多様な構造アンサンブルからなる比較的閉じた構造であることが分かった。

    researchmap

  • 分子シミュレーションによるF_1_分子モーターの化学-力学エネルギー変換機構の解

    研究課題/領域番号:18074004  2006年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    林 重彦, 池口 満徳

      詳細を見る

    配分額:119400000円 ( 直接経費:119400000円 )

    分子シミュレーションの手法を用い、可逆的回転分子モーターであるF_1-ATPaseの化学-力学エネルギー変換機構を原子・電子レベルから解明した。まず、ATP分子の触媒活性およびその制御機構について、ハイブリッド量子力学・分子力学法を用いて理論的及び実験的に解明するとともに、触媒活性を増強する変異酵素の人工設計を行った。また、分子動力学計算を行うことにより、モーター動作に関わるタンパク質の構造変化を原子レベルから明らかにした。

    researchmap

  • 分子シミュレーションによる膜タンパク質の機能的ダイナミクスの研究

    研究課題/領域番号:17048024  2005年 - 2006年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    木寺 詔紀, 池口 満徳, 渕上 壮太郎

      詳細を見る

    配分額:7100000円 ( 直接経費:7100000円 )

    SRII-HtrII(2:2)複合体は高度好塩菌の細胞膜にあり、光受容体SRIIとその情報を下流に伝え、最終的には負の走光性をもたらす伝達タンパク質HtrIIの2x2の複合体である。その複合体の基底状態の結晶構造(1H2S ; Natronomonas pharaonis)は、多くの欠失部分を含む。SRIIでC端226-239、HtrIIでN端1-22、C端83-114は結晶中でモデルが存在しない。まず、膜中で安定なシミュレーションを行う基盤を作るために、SRII 226-239、HtrII 1-22、83-101のモデリングを行った。ここで、実験情報として、常磁性共鳴分光の距離情報等を拘束条件として用いた。このモデル部分はフレキシプルであることが予想されるので、複数のモデルを構築し、それらを初期構造として脂質2重膜中環境下での10nsの分子動力学シミュレーションを複数回行った。その結果、膜貫通部位における結晶構造からのずれが、2-10nsの間安定的に、1Åを切り、モデル部分に関しても常磁性共鳴分光の実験結果を満たす良好なモデル得ることに成功した。その後、HtrIIについて、単純にコイルドコイル構造を延長することでHAMPドメインまでを含むモデル構築を行っていたが、その間に相同なタンパク質のHAMPドメインの立体構造が解かれた(2ASW ; Af1503)。この立体構造は、単純なコイルドコイル構造の延長ではなく、長いループ部分を含む折り返し構造を持つものであった。そこで、それまでのHAMPドメインを含むモデルを破棄し、新たに2ASWに基づいたモデリングを開始した。まず、2ASW自体の水溶旅中の分子動力学シミュレーションを10ns行った。10ns後の構造のNMR構造からのずれがコア部分で1.3Å程度となり、NMR構造の信頼性が実証された。そこで、2ASWの構造をもとに、コイルドコイル構造の制約の下でAfl5QSとNatronomonas PharaonisのHAMPドメイン部分の配列アラインメントを行い、ホモロジーモデリングを行った。

    researchmap

  • 分子シミュレーションによる蛋白質フォールディング・分子認識機構の解明

    研究課題/領域番号:15076209  2003年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    池口 満徳, 木寺 詔紀, 渕上 壮太郎

      詳細を見る

    配分額:44200000円 ( 直接経費:44200000円 )

    蛋白質のフォールディングや機能発現は,水との相互作用によって実現されている物理化学的現象である。本研究では,独自に開発している分子シミュレーションシステムMARBLEを用いて,蛋白質と水の関わりについての研究を行った。
    平成19年度には,蛋白質αラクトアルブミンのアンフォールディングシミュレーションに関する成果を論文としてまとめることができた。この論文では,新たな解析法として,シミュレーション軌道のマルチプルアライメント法を開発し,それをαラクトアルブミンのアンフォールディングシミュレーションに適用することで,特定研究代表である桑島らによるφ値実験とよく一致した結果を得ることができた。さらに,このアンフォールディング軌道の構造を,特定計画研究班員である松林らによるエネルギー表示の積分方程式法に適用することで,アンフォールディング過程での水の役割について,水和自由エネルギー変化の観点から見積もることができた。
    また,分子認識機構については,NMR実験情報による分子シミュレーションを用いて,DNA結合蛋白質PhoBに関して,DNA結合型,非結合型の双方の立体構造を決定した。この論文では,通常真空中でおこなれる構造決定を,水を含めた形で行うことでより精度の良い構造決定を行うことができた。その結果,DNA-PhoB間に,水を介した相互作用を多く見つけることができ,蛋白質PhoBのDNA認識機構における,水の役割の重要性を明らかにした。
    さらに,生体膜中で,水を透過させる水チャネルアクアポリンについての分子動力学シミュレーションを行い,pf-matrix法を新たに開発し,浸透圧による水透過の分子メカニズムを解明した。

    researchmap

  • タンパク質における分子内振動エネルギー移動の研究

    研究課題/領域番号:14540474  2002年 - 2003年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    木寺 詔紀, 池口 満徳

      詳細を見る

    配分額:3400000円 ( 直接経費:3400000円 )

    タンパク質における分子内振動エネルギー移動についての研究を行った。昨年度までの、高振動モードの非調和運動の研究を今年度は、低振動モードの運動に拡張した。その方針は、分子動力学計算で得たトラジェクトリーを解析するモデルとして、部分主成分分析法を適用し、その主成分空間の動きとして非調和性を抽出することにある。まず、主成分空間の原点の運動を自己相関関数から見たときに、振動成分と拡散成分に分離することができ、自己相関関数を計算する窓が長くなると、振動成分の大きさが減衰し、拡散成分が優勢になることが見いだされた。これは、タンパク質の運動は、十分な時間で平均化(粗視化)すれば、拡散運動として捉えることができることを意味している。次に、主成分空間の回転を回転相関関数として見たとき、極めて短い緩和時間を持つ減衰振動として捉えることができることが分かった。しかし、その回転緩和は極めて限定された低振動モード空間で起こり、低振動空間におけるモードの擬縮退に対応して起こることが分かった。
    これらのことを総合して、タンパク質の機能を記述するタンパク質の運動を理解しようとするとき、以下のように記述できる。タンパク質は生状態といわれる制約された空間の中で、粗視化してみれば、自由拡散運動を行っている。そこに、外部からの相互作用による摂動が加わると、それまでフラット(粗視化されたレベルで見たとき)であったポテンシャル面に、傾きが生じる。その傾きに従って、方向付けされた拡散運動としての構造変化が開始され、外部からの相互作用を加えた全ポテンシャルに対する安定状態に至り停止する。この描像を用いて、タンパク質の立体構造変化の静的、動的な観点の論理を構築することができるものと考える。

    researchmap

  • タンパク質複合体の立体構造と機能の予測

    研究課題/領域番号:13208010  2001年 - 2004年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    木寺 詔紀, 池口 満徳, 北尾 彰朗

      詳細を見る

    配分額:64400000円 ( 直接経費:64400000円 )

    立体構造のデータベース解析
    (1)All-βタンパク質の立体構造分類:トポロジーの‘Ring'型の構造と‘Zipper'型の構造に注目する新規のAll-βタンパク質の立体構造分類法を提案した。実際、All-βタンパク質の92%が‘Ring'型を、60%が‘Zipper'型の構造を取っている。この分類結果は、大きなcontact orderを持つAll-βタンパク質のフォールディング経路との関わりがある。
    (2)確率的アラインメント法:アミノ酸配列と立体構造を確率的に表現する確率的アラインメント法を開発した。有限温度におけるエントロピーのバイアスは周期境界条件によって防がれている。この方法を用いて、円順列配列を持つTIM-barrelとβ-trefbil構造の内部対称性と、遠い進化的類縁関係を正しく検出することができた。
    分子機能のシミュレーション解析
    (1)超並列高速分子動力学計算ソフトウェアMARBLEの開発1超並列計算機で高速な計算を可能にする分子動力学計算プログラムを開発した。そこでは、部分剛体法がsymplecticな積分の元で実現している。また、様々なアンサンブル、NPT, NPAT and NPγT、を実現するアルゴリズムが十蔵されている。
    (2)水チャネルアクアポリンファミリーの分子動力学シミュレーション:分子動力学シミュレーションを4種類のアクアポリン(AQP1,AQPZ, AQP0, GlPF)について実行した。その結果、水の透過効率は、GlpF〜AQPZ>AQP1>>AQP0となり、チャンネルのサイズ、GlpF>>AQP1>AQPZ>>AQP0と異なっていた。これは水透過では、長距離の相関に基づくsingle-file性が重要であるためであると解釈された。
    (3)分子結合に伴うタンパク質構造変化の線形応答理論:基質結合による構造変化を線形応答理論に基づいて記述する理論を提案した。これは、リガンド結合を摂動と考え、応答関数が平衡状態のゆらぎによってあたえられるとするものである。この理論の妥当性をいくつかの結晶構造について示した。
    立体構造ダイナミクスの実験的解析
    (1)中性子散乱スペクトルの解析方法の開発:中性子非弾性散乱におけるBosonピークの起源をタンパク質ダイナミクスの低温における動的構造転移の観点から明らかにした。

    researchmap

  • 蛋白質化学機能の立体構造からの第一原理的予測法の開発

    研究課題/領域番号:13208004  2001年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究(C)

    池口 満徳, 木下 賢吾

      詳細を見る

    配分額:6000000円 ( 直接経費:6000000円 )

    本研究では、構造ゲノムプロジェクトの進展を念頭において、タンパク質の立体構造情報からその機能を予測する「第一原理的機能予測法」の開発を目指した。そこでは、従来行われていたような進化的類縁関係(配列の類似性)からの機能の類推ではなく、タンパク質の立体構造-機能相関というタンパク質の機能を直接決めているメカニズムを解明し利用することを目指す。このために(1)構造および機能がわかっているタンパク質のデータベースを構築し、(2)このデータベースから構造機能相関の経験的ルールを導き出し、(3)分子シミュレーションを使って経験的ルールの物理化学的な基礎付けと一般化を狙った。本研究では、立体構造の蓄積のあるモノヌクレオチド結合タンパク質を取り上げた。
    本年度は、モノヌクレオチド結合蛋白質データベースの整備を行い、結合部位の立体構造の分類、代表決定を行った。その結果、103スーパーファミリー内に1137種の認識構造を同定した。本研究は、タンパク質のモノヌクレオチド結合について体系的に整理、解析した初めてのものである。
    また、分子認識に対する動的揺らぎの影響を調べるため、高精度で高効率な分子動力学シミュレーションソフトウエアの開発を行った。このソフトウエアの並列化効率、精度は、世界的に高いレベルにある。さらに、このソフトウエアを適用して、モノヌクレオチド結合タンパク質である酵素HPPKに対する分子動力学計算を行い、モノヌクレオチド結合部位周辺の動きの解析を行った。その結果、非結合状態での蛋白質の熱揺らぎの中に、分子認識によって誘起される構造変化が内在していることが分かった。

    researchmap

  • 蛋白質のレアイベントに対する準平衡論的分子シミュレーション法の開発

    研究課題/領域番号:12780488  2000年 - 2001年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  奨励研究(A)

    池口 満徳

      詳細を見る

    配分額:1900000円 ( 直接経費:1900000円 )

    本研究の目的は、蛋白質の構造変化のような、現実にはミリ秒以上かかる蛋白質のレアイベントを捉えることができる分子シミユレーション法の開発である。通常の分子動力学法では、長くても数十nsの座標履歴を計算できる程度で、蛋白質の機能に関わる運勲の時間スケール(μs〜s)とは差が大きい。このような困難を克服するため、本研究では、二つの方向から研究を行った。(1)実時間のサンプリングではなく、人工的に幅広い構造空間をサンプリングするための拡張アンサンブル法の開発と(2)大量計算を効率的に行うための超並列計算機用分子シミュレーションシステムの開発である。拡張アンサンブル法として、多数の分子シミュレーションの結果を統計誤差最小になるように重ね合わせることで自由エネルギーランドスケープを得ることのできるWeighted Histogram Analysis Method(WHAM)と、分子種の違いに対応する自由エネルギー変化を精度よく求めることのできるλダイナミクス法を組み合わせた分子シミュレーションシステムを開発した。一方、分子動力学シミュレーションの並列計算では、計算対象のシステムが巨大になったときにも効率がよい空間分割法を適用し、この方法の問題点である負荷の不均一性による効率低下の問題を、CPUの負荷を実行時に判定し、通信を少なく抑えながら、次第に高速になっていく動的負荷分散法の開発により解決した。

    researchmap

  • 蛋白質化学機能の立体構造からの第一原理的予測法の開発

    研究課題/領域番号:12208016  2000年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究(C)

    池口 満徳, 木下 賢吾

      詳細を見る

    ゲノム配列決定の次の課題は、遺伝子機能の特定である。特に創薬への応用を考える際、遺伝子産物である蛋白質の化学的な機能、つまり蛋白質と他分子との間の相互作用を理解することが重要である。そこで本研究では、データベース解析と分子シミュレーションの互いの利点を生かした解析法を開発することにより、立体構造に基づいた化学機能の予測法の開発を目指した。当面の対象として、すでに多くの立体構造が明らかにされているモノヌクレオチド結合蛋白質を扱った。まず、2000年4月のPDBから,モノヌクレオチド結合蛋白質667個,1190結合部位を同定した。これらの結合部位はそのままでは統計処理に適さない冗長性を含んでいるので、原子の空間配置の類似度に基づき代表構造425個を選別した。これら代表構造に対して、分子シミュレーションと連携しやすい物性として、分子表面、静電ポテンシャル分布を計算しデータベース化を行った。PDBの記述は必ずしも完全ではなく、系統的な構造-機能相関の解析の妨げとなってきた。これに対して、モノヌクレオチド結合蛋白質立体構造データベースを構築し、インターネット上に公開できたことは今年度の重要な成果である。また、近年の超並列計算機を念頭においた並列計算技術を開発し、分子動力学計算システムに応用した。このシステムを、代表構造の一つであるRas蛋白質に適用し、結合部位の表面形状,電場揺らぎ及び結合自由エネルギーの解析を行った.この結果、静的な立体構造を対象とするだけでは不十分であり、立体構造の柔らかさ、特に結晶が得られにくい基質非結合状態が重要であることがわかってきた。機能予測における非結合状態の構造の重要性は、動的構造まで含めた解析手法の構築により初めて得られる知見である。

    researchmap

  • 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

    研究課題/領域番号:11558029  1999年 - 2001年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    清水 謙多郎, 中村 周吾, 池口 満徳

      詳細を見る

    配分額:6500000円 ( 直接経費:6500000円 )

    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が形成される。システムはそのサブタスクグラフの内容に従ってプロセッサの割り当て(スケジューリング)を行う。サブタスクの定義は、物理的なハードウェア構成とは独立であり、また、サブタスク間の通信も実行時にプロセッサ間の通信(MPIの通信命令)に変換される。このように、基盤となるハードウェア環境およびアプリケーションに適応した並列化を実現することを目指している。分子動力学シミュレーション(MD)をParsley上に実現し、BPTI+水系(原子数16735)を対象に日立SR2201(プロセッサ数125台)上で実行したところ、Parsley上のMDで、従来の空間分割法のMDに比べて3.49倍の性能向上を達成した。また、Lysozyme+水系(原子数19754)では、日立SR2201(プロセッサ数175台)上で、3.8倍の性能向上を達成した。さらに、本研究では、タスクグラフに繰返し構造がある場合、タスクの実行の履歴をもとに、スケジューリング方式を自動改善する機構を開発した。基本的な方針は、定期的にスケジューリングを行い、その都度、遅れている処理ほど優先的にプロセッサを割り当てるとともに、タスクの実行時間に基づいて、その先のタスクグラフを再構築するというものである。分子動力学法にこの機構を適用し、クラスタ型並列計算機上で性能評価を行った結果、プロセッサ台数が16台のとき、プロセッサ使用率を55%向上させることができ、実行時間を9.6%短縮するという結果を得ることができた。

    researchmap

  • 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

    研究課題/領域番号:10680336  1998年 - 2000年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    清水 謙多郎, 中村 周吾, 池口 満徳

      詳細を見る

    配分額:3200000円 ( 直接経費:3200000円 )

    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れる。システムはそのサブタスクの内容に従ってプロセッサの割り当て(スケジューリング)を行う。サブタスクの定義は、物理的なハードウェア構成とは独立であり、また、サブタスク間の通信も実行時にプロセッサ間の通信(MPIの通信命令)に変換される。分子動力学計算のプログラムを、Parsleyを用いて実現し、日立SR2201(プロセッサ数125台)上で実行して、従来の空間分割法と実行時間を比較したところ、空間分割法に比べて3.8倍の高速化を達成した。また、COMPAQ DS20クラスタ(プロセッサ数16台)では、10倍以上の高速化を達成した。このような性能を得るのに、プログラムの変更は、まったく必要とせず、Parsleyの動的なスケジューリング機能が、ハードウェア環境に十分適応できることを示すことができた。さらに、上記の計算機やワークステーションから構成される異種分散環境においても、プログラムの変更なしに、プロセッサを有効に利用し、高い性能が得ることができることを示した。本研究では、タスク間の依存関係に繰り返し構造がある場合、過去の実行履歴をもとにタスクの優先度を自動的に調整する、新しい機構を開発した。この機構により、プロセッサの利用率を通常の動的なプロセッサ割当てに比べて、35〜55%向上させることができた。本研究で開発したシステムのソースプログラムは一般に公開している。

    researchmap

  • 蛋白質の安定性・折れたたみ機構における水・変性剤の分子メカニズム

    研究課題/領域番号:10157203  1998年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究(A)

    池口 満徳, 中村 周吾, 清水 謙多郎

      詳細を見る

    配分額:1400000円 ( 直接経費:1400000円 )

    本研究では,蛋白質の安定性・折れたたみ機構において,特に水や変性剤のもたらす溶媒効果に焦点をあて,コンピュータシミュレーションにより,その分子メカニズムを解明することを目的とした.そのために,(1)これからのスーパーコンピュータの潮流である超並列スーパーコンピュータ用の分子シミュレーションソフトウエアの開発,(2)溶媒効果,とくに,統計力学的扱いが要求される疎水効果理論の構築,(3)変性剤を導入した分子シミュレーションによる変性剤効果の解明を行った.
    本研究では,通信最適化や負荷分散を効率的に行えるプログラミング環境Parsleyを開発し,それを生体高分子シミュレーション(XYZ系:MARBLE,二面角系:NORMA)に応用した.XYZ系,二面角系とも,本研究により新たな並列化方式が開発された.また,分子動力学ソフトウエアMARBLEは新たに開発したもので,長距離クーロン相互作用をカットオフなしに扱うことのできるFast Multipole Methodなど,近年の分子シミュレーションの最新技術を導入したものとなっている.
    以上のシミュレーション技術を用い,疎水効果の物理的起源を検討した.疎水効果の起源では,従来,相対立する水の構造化説と排除体積効果説が提唱されていた.本研究では,以上の2つの対立する説を統合的に理解する理論を構築し,疎水効果の起源を明らかにした.
    さらに,以上の理論を変性剤(尿素)を導入した系に適用し,変性剤が疎水効果をどう変化させるかを解析した.疎水効果の自由エネルギーは,空孔生成項と溶質-溶媒の分散力項からなるが,尿素は,空孔生成項に対しては疎水効果を強め,分散力項では疎水効果を弱めることがわかった.全体として尿素の効果は,2つの項が微妙なバランスを持って疎水効果に影響していることがわかった.

    researchmap

  • 計算機を用いた生体分子の構造、機能の理論的解析

      詳細を見る

    資金種別:競争的資金

    計算機を用い、タンパク質やDNAなどの生体分子の構造、機能についてのシミューレション、および、理論的研究を行っている。生体分子がいかにしてその特異的な立体構造を持つのか、そして、その立体構造がいかにして機能を発現するのか、という問題について物理化学的、および情報科学的な視点から解明していこうと取り組んでいる。

    researchmap

▼全件表示