C2-1 生体高分子立体構造モデリング

ユニット名

支援担当者

支援技術のキーワード

モデリング、シミュレーション、小角散乱、電子顕微鏡、大規模構造変形

支援技術の概要

量子科学技術研究開発機構 量子生命科学研究所 生体分子シミュレーションチームでは、小角散乱データ(SAXS/SANS)や電子顕微鏡画像などの低分解能実験データをもとに、超分子複合体の立体構造モデリングを支援する。X線結晶構造などの初期構造をもとに、計算機手法を用いて様々な候補構造を構築し、その中から実験データを再現する構造を探すアプローチをとっている。独自開発の手法を用いて、通常のシミュレーション手法では到達できないような大きく変形した候補構造を構築することにより、実験データを再現するモデルの構築を行う。さらに、分子動力学計算により、構築したモデル構造の安定性を評価する。

支援技術の利用例

・小角散乱データや電子顕微鏡画像などの低分解能実験データからの3次元分子モデルの構築。
・多数の電子顕微鏡画像から3次元分子モデルを構築することによる構造分布情報の取得。
・分子動力学計算によって、構築したモデルの安定性、ダイナミクスの解析。

支援担当者の研究概要

電子顕微鏡画像や小角散乱データなどの低分解能実験データをもとにした分子モデル構築手法の開発を行っている。電子顕微鏡像による単粒子構造解析の進歩は著しいが、多様な構造をとる分子は画像分類や平均化が困難なため、その3次元分子モデル構造の構築は極めて困難である。そこで、1枚のネガティブステイン電子顕微鏡画像をもとにして3次元分子モデルを構築する方法を開発した。そのほか、X線小角散乱（ＳＡＸＳ）や中性子小角散乱（ＳＡＮＳ）などの散乱データ、それに３ＤＥＭ構造情報をもとにした3次元分子モデル構築を行っている。また、実験データを再現するには、X線結晶構造等の初期モデル構造を大きく変化させる必要がある場合があり、そのために、大規模構造変形のための計算手法の開発も行っている。