北陸先端科学技術大学院大学 [JAIST] - 研究者総覧
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水上 卓 (ミズカミ タク) 助教
マテリアルサイエンス系

■学位

京都大学理学士 (1989),京都大学理学修士 (1991),京都大学博士(理学)(1994)

■専門分野

生物物理学,光生物学

■研究テーマのキーワード

タンパク質,水,分子シミュレーション,データマイニング

■研究課題

分光学的手法を用いた光受容蛋白質の分子内情報伝達機構の解明
生物の目にはロドプシンなどの光受容蛋白質が存在し、それが一光子を吸収することにより細胞全体の電気的興奮が引き起こされる。光子が光受容蛋白質に作用し酵素機能を発現させるまでの過程は、分子内での極めて高効率・高選択的な連続した反応から成り立っていることが分かってきた。この一光子の情報が蛋白質分子内で伝達してゆく機構を更に解明するために、生化学的手法およびフェムト秒からミリ秒の時間領域における分光学的手法を用いた研究を行う。
情報論的アプローチによる蛋白質ダイナミクス測定法の開発
生体で機能を示す蛋白質は、水素結合などの弱い相互作用で安定化されているが、それは特定の立体構造をもつと同時に、容易に揺らぐ「柔らかさ」の性質をあわせもつ。このような分子が示す反応は、非常に複雑な様相を含み、インテリジェントな分子と呼ぶことができる。大量の分光データに情報論的操作をおこなうことによって、データに隠された中間状態やその分布、動力学的性質を抽出し、蛋白質の反応原理を解明する。
光受容蛋白質をモデルとした分子材料の設計・開発
ロドプシンの発色団レチナールを包接した有機材料を設計・合成し、その光反応における基質特異性を調べる。これにより、光受容蛋白質の反応機構の解釈を行うとともに、新たな機能を持つ材料の開発を目指す。
分子シミュレーション法とデータマイニング法の融合によるタンパク質機能発現メカニズムの解析
タンパク質をN個の原子単位による力学系として捕らえると,その分子運動や機能発現過程は3(N-1)次元空間の時系列データとなる.通常の蛋白ではN>10^3であり,データ量は膨大である.このデータ解析に,主成分解析(PCA)やサポートベクターマシン(SVM)などのデータマイニング手法を用い,効率的かつ物理的先入観からより自由な発想での解析を行い,タンパク質の機能発現過程を解明する.また,シミュレーションとデータマイニングを融合し,効率的な解析を目指す.

■研究業績

◇著書

  • 光と生命の事典,第2章 光のエネルギー利用,25 生物による光エネルギーの利用,水上卓,朝倉書店,2016,p36-37

◇発表論文

  • Molecular dynamics study on binding free energy of Azurin–Cytochrome c551 complex,H. Saito, M.Iwayama, T.Mizukami, J. Kang, M. Tateno, H. Nagao,Chemical Physics Letters,556,297-302,2013
  • Molecular Dynamics Study of Gramicidin A in Lipid Bilayer: Structure and Lateral Pressure Profile,H. Saito, M. Iwayama, H.Takagi, M.Nishimura, T. Miyakawa, K.Kawaguchi, M.Takasu, T. Mizukami, H. Nagao,International Journal of Quantum Chemistry,112,3834-3839,2012
  • Molecular Dynamics Study of Gramicidin A in Lipid Bilayer: Structure and Lateral Pressure Profile,H. Saito, M. Iwayama, H.Takagi, M.Nishimura, T. Miyakawa, K.Kawaguchi, M.Takasu, T. Mizukami, H. Nagao,International Journal of Quantum Chemistry,112,3834-3839

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◇講演発表

  • Hydration water behavior classified by mixture model : Simulation data-mining approach混合分布モデルにより分離されたタンパク質水和水の振る舞い :シミュレーション・データマイニングによるアプローチ ,Taku Mizukami, Hieu Chi Dam, Tu Bao Ho, Viet Cuong Nguen,第52回日本生物物理学会年会,北海道・札幌コンベンションセンター,2014年9月26日
  • 高度好塩菌のハロシン耐性獲得と光受容戦略,辻本和雄・野口悠紀・水上 卓,2008光化学討論会,大阪府立大学,2008年9月11日〜13日
  • Classification and prediction of physicochemical properties by machine-learning approach: molecular dynamic study of hydration water(機械学習アプローチによる物理化学量の予測),Taku Mizukami , Viet Cuong Nguyen, Tien Lam Pham, Heiu Chi Dam,日本生物物理学会 第56回年会,岡山市,岡山大学,2018年9月15日〜2018年9月17日

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■学外活動

◇所属学会

  • 分子科学会,会員,2010-
  • 日本生物物理学会,BIOPHYSICS(欧文誌)編集委員,2008-

◇その他の国際・国内貢献等

  • 日本化学会,会員
  • 日本生物物理学会,会員

■共同研究等希望テーマ

  • 生体模倣分子
  • 蛋白質機能の動的解析,特に1分子測定