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計算機顕微鏡を指向した電子顕微鏡像・分子動力学法統合による原子モデルの構築

通过集成电子显微镜图像和计算机显微镜分子动力学方法构建原子模型

基本信息

批准号：
15650052
负责人：
安永卓生
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

分子動力学計算ソフトウェアNAMDを利用して、電子顕微鏡像をポテンシャルとする外力(Steering Force)として分子動力学計算に組み込んだ新規のアルゴリズムを開発した。我々は、これを、空間制限分子動力学法(Spatially-Restricted Molecular Dynamics)と呼ぶ。平行移動、回転などのマイクロ秒からミリ秒の時間スケールの動きを、酔歩として組み込み、電子顕微鏡像の分解能を変更することにより、電子顕微鏡像による空間拘束をアニーリングとして取り扱うアルゴリズムも導入した。これにより、モータータンパク質分子の構造変化を模擬することに成功した。この手法は、HFSPの国際シンポジウム、生物物理学会年会で報告した。この原子モデル構築アルゴリズムを適用するための三次元画像取得することを目的として、画像解析法の開発とモータータンパク質の単粒子三次元再構成を行った。高分解能3次元構造を得るために、数多くの画像を取得し、平均化することが重要であった。そこで、電子顕微鏡による粒子画像の自動取得を目的とした新しい手法を開発し、査読付国際会議で発表した。また、三次元画像再構成のための新規アルゴリズムを開発し、日本生物物理学会年会において報告した。この手法を用いて、ミオシンVI、ダイニン、シトクロム酸化酵素の三次元再構成を行った。さらに、画像分類・統計処理法を用いて、シャペロニン構造の基質結合により誘導された構造変化を捉え、Protein Science誌に報告した。この手法は、モータータンパク質の高分解能構造の妥当性を検討する上でも重要である。また、ナノメータ分解能の電子顕微鏡三次元画像から原子モデルを構築するためのアルゴリズムを開発した。これらは、2004年生物物理学会年会にて報告した。

Molecular dynamics calculation software uses electronic micro-mirror to detect and detect external forces (Steering Force). Molecular dynamics calculation software uses electronic micro-mirror to detect and detect external forces. Spatially-Restricted Molecular Dynamics (Spatially-Restricted Molecular Dynamics). Parallel movement, rotation, rotation The structure of the molecule was successfully simulated. The International Conference of the Society of Biophysics The atomic structure is applied to the three-dimensional image acquisition, the purpose is to develop the image analysis method, and the three-dimensional reconstruction of the single particle is carried out. High resolution three-dimensional structure is important for obtaining, averaging and calculating multiple images. A new method for automatic acquisition of particle images by electron micromirrors has been developed and presented at international conferences. New regulations for reconstruction of three-dimensional images were published at the annual meeting of the Japanese Biophysical Society. This technique is used to reconstruct the three-dimensional structure of the enzyme. In this paper, the classification and statistical processing method of structure and matrix binding are reported. This method is very important to discuss the suitability of high resolution energy structure. The development of three-dimensional images of electron micromirrors with high resolution energy Report on the 2004 Annual Meeting of the Biophysical Society.