2025/10/06 更新

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オオウエ マサヒト
大上 雅史
OHUE Masahito
所属
情報理工学院 准教授
職名
准教授
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プロフィール
並列計算機を活用した生命情報科学や計算創薬の研究を行っています.
外部リンク

News & Topics
  • 環状ペプチドのヒト血清アルブミンに対する結合様式を解明 環状ペプチド創薬の加速に期待

    2020/11/13

    掲載言語: 日本語

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    要点-環状ペプチド医薬品であるダルババンシンと血漿タンパク質であるヒト血清アルブミンの複合体結晶構造を解明。-結晶構造と溶液状態での解析を組み合わせ、溶液中での結合状態を解明。-環状ペプチド医薬品の最適化に貢献することが期待される。概要長岡工業高等専門学校電気電子システム工学科の和久井直樹助教、東京

学位

  • 博士(工学) ( 東京工業大学 )

研究キーワード

  • 高性能計算

  • タンパク質間相互作用

  • バイオインフォマティクス

  • ケモインフォマティクス

  • 生命情報科学

研究分野

  • ライフサイエンス / 生物物理学

  • 情報通信 / 生命、健康、医療情報学

学歴

  • 東京工業大学   大学院情報理工学研究科   計算工学専攻 博士課程

    2011年4月 - 2014年3月

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  • 東京工業大学   大学院情報理工学研究科   計算工学専攻 修士課程

    2009年4月 - 2011年3月

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  • 東京工業大学   工学部   情報工学科

    2007年4月 - 2009年3月

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  • 石川工業高等専門学校   電子情報工学科

    2002年4月 - 2007年3月

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経歴

  • 東京科学大学   情報理工学院 情報工学系   准教授

    2024年10月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 東京工業大学   情報理工学院 情報工学系   准教授

    2024年1月 - 2024年9月

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  • 東京工業大学   情報理工学院 情報工学系   助教

    2016年4月 - 2023年12月

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  • 東京工業大学   科学技術創成研究院 スマート創薬研究ユニット

    2016年4月 - 2020年3月

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  • 東京工業大学   大学院情報理工学研究科 計算工学専攻   助教

    2015年4月 - 2016年3月

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  • 日本学術振興会 特別研究員 (PD)

    2014年4月 - 2015年3月

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  • 東京工業大学 特別研究員

    2014年4月 - 2015年3月

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  • 日本学術振興会 特別研究員 (DC1)

    2011年4月 - 2014年3月

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所属学協会

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委員歴

  • 特定非営利活動法人 日本バイオインフォマティクス学会   理事  

    2020年3月 - 現在   

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  • 特定非営利活動法人 並列生物情報処理イニシアティブ   理事  

    2019年4月 - 現在   

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  • 一般社団法人 日本生物物理学会   理事  

    2015年4月 - 2021年6月   

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    団体区分:学協会

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  • 一般社団法人 情報処理学会, バイオ情報学研究会   幹事  

    2024年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 一般社団法人 情報処理学会 論文誌TBIO編集委員会   副編集長  

    2021年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 特定非営利活動法人 日本バイオインフォマティクス学会   幹事  

    2020年3月 - 現在   

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  • 文部科学省 科学技術・学術政策研究所 科学技術予測センター   専門調査員  

    2017年4月 - 現在   

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    団体区分:政府

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  • 一般社団法人 情報処理学会   バイオ情報学研究会運営委員  

    2017年4月 - 2024年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 一般社団法人 日本生物物理学会   代議員  

    2015年9月 - 2017年8月   

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    団体区分:学協会

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  • 一般社団法人 情報処理学会   論文誌TBIO編集委員  

    2015年4月 - 2021年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 生命情報科学若手の会   スタッフ  

    2011年4月 - 2018年3月   

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    団体区分:学協会

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論文

  • Predictive and therapeutic applications of protein language models. 招待 査読 国際誌

    Kairi Furui, Koh Sakano, Masahito Ohue

    Allergology International   2025年9月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Protein language models (pLMs) are rapidly emerging as revolutionary artificial intelligence technologies that bring transformative changes to drug discovery and therapeutic research. pLMs acquire rich representational capabilities from large-scale sequence datasets, enabling the solution of various biological problems that were difficult with conventional methods. In this review, we provide a comprehensive overview of various pLMs and their implementations, exploring their potential utility in drug discovery and therapeutic research. First, we systematically classify pLMs based on their architectures and information sources while discussing their development to the present. We also explain recent trends in multimodal approaches that integrate co-evolutionary information, structural information, and functional information, as well as domain-specific models specialized for particular domains such as antibodies and T-cell receptors. We then provide a comprehensive overview of various therapeutic applications of pLMs, including mutation effect prediction, function prediction, and structure prediction. Finally, we discuss future prospects of pLMs toward therapeutic applications and challenges for transforming them into technologies that contribute to actual diseases.

    DOI: 10.1016/j.alit.2025.08.004

    PubMed

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  • Protein-ligand affinity prediction via Jensen-Shannon divergence of molecular dynamics simulation trajectories. 査読

    Kodai Igarashi, Masahito Ohue

    Biophysics and Physicobiology   22 ( 3 )   e220015   2025年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Predicting the binding affinity between proteins and ligands is a critical task in drug discovery. Although various computational methods have been proposed to estimate ligand target affinity, the method of Yasuda et al. (2022) ranks affinities based on the dynamic behavior obtained from molecular dynamics (MD) simulations without requiring structural similarity among ligand substituents. Thus, its applicability is broader than that of relative binding free energy calculations. However, their approach suffers from high computational costs due to the extensive simulation time and the deep learning computations needed for each ligand pair. Moreover, in the absence of experimental ΔG values (oracle), the sign of the correlation can be misinterpreted. In this study, we present an alternative approach inspired by Yasuda et al.'s method, offering an alternative perspective by replacing the distance metric and reducing computational cost. Our contributions are threefold: (1) By introducing the Jensen-Shannon (JS) divergence, we eliminate the need for deep learning-based similarity estimation, thereby significantly reducing computation time; (2) We demonstrate that production run simulation times can be halved while maintaining comparable accuracy; and (3) We propose a method to predict the sign of the correlation between the first principal component (PC1) and ΔG by using coarse ΔG estimations obtained via AutoDock Vina.

    DOI: 10.2142/biophysico.bppb-v22.0015

    PubMed

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  • Generation of appropriate protein structures for virtual screening using AlphaFold3 predicted protein–ligand complexes 査読

    Yuki Yasumitsu, Masahito Ohue

    Computational and Structural Biotechnology Reports   2   100057   2025年7月

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    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:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.csbr.2025.100057

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  • Leveraging AlphaFold2 structural space exploration for generating drug target structures in structure-based virtual screening. 査読 国際誌

    Keisuke Uchikawa, Kairi Furui, Masahito Ohue

    Biochemistry and Biophysics Reports   43   102110   2025年7月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Computational virtual screening (VS) plays a vital role in early-stage drug discovery by enabling the efficient selection of candidate compounds and reducing associated costs. However, the absence of experimentally determined three-dimensional protein structures often limits the applicability of structure-based VS. Advances in protein structure prediction, notably AlphaFold2, have begun to address this gap. Yet, studies indicate that direct use of AlphaFold2-predicted structures often leads to suboptimal VS performance-likely because these structures fail to capture ligand-induced conformational changes (apo-to-holo transitions). To overcome this, we propose an approach that explores and modifies the structural space of AlphaFold2 predictions to generate conformations more amenable to VS. Our method deliberately alters the multiple sequence alignment (MSA) by introducing alanine mutations at key residues in the ligand-binding site, thereby inducing significant conformational shifts. The exploration process is guided by iterative ligand docking simulations, with mutation strategies optimized either by a genetic algorithm or via random search. Our evaluation shows that when sufficient active compounds are available, the genetic algorithm significantly enhances VS accuracy. In contrast, with limited active compound data, a random search strategy proves more effective. Moreover, our approach is particularly promising for targets that yield poor screening results when using experimentally determined structures from the PDB. Overall, these findings underscore the practical utility of modified AlphaFold2-derived structures in VS and expand the potential of computationally predicted protein models in drug discovery.

    DOI: 10.1016/j.bbrep.2025.102110

    PubMed

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  • Benchmarking HelixFold3-Predicted Holo Structures for Relative Free Energy Perturbation Calculations. 査読 国際誌

    Kairi Furui, Masahito Ohue

    ACS Omega   10 ( 11 )   11411 - 11420   2025年3月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Free energy perturbation (FEP) calculations are a powerful tool for predicting binding affinities in drug discovery, but their accuracy heavily depends on accurate protein-ligand complex structures. While AlphaFold2 revolutionized protein structure prediction, its inability to predict holo structures limits its application in structure-based drug design. AlphaFold3 and its reproduction HelixFold3 demonstrated the ability to predict protein complexes with various binding partners, including small molecules. In this study, we evaluated HelixFold3's ability to predict protein-ligand complexes using eight targets from Wang et al.'s FEP benchmark set. Our analysis revealed that HelixFold3 outperformed the existing methods, including AlphaFold2, in predicting binding site conformations. Notably, the prediction of holo structures yielded a higher binding site accuracy compared to apo structures. FEP calculations using both HelixFold3-predicted holo and apo structures achieved accuracy comparable to that of calculations using crystal structures. Furthermore, HelixFold3 successfully predicted complex structures for novel derivatives not present in its training data, and FEP calculations using these predicted structures maintained reliable accuracy. These results suggest that HelixFold3-predicted structures can effectively substitute for crystal structures in early stage drug discovery.

    DOI: 10.1021/acsomega.4c11413

    PubMed

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  • SpatialPPIv2: Enhancing protein-protein interaction prediction through graph neural networks with protein language models 査読 国際共著

    Wenxing Hu, Masahito Ohue

    Computational and Structural Biotechnology Journal   27   508 - 518   2025年1月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.csbj.2025.01.022

    Web of Science

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  • PairMap: An Intermediate Insertion Approach for Improving the Accuracy of Relative Free Energy Perturbation Calculations for Distant Compound Transformations. 査読 国際共著 国際誌

    Kairi Furui, Takafumi Shimizu, Yutaka Akiyama, S Roy Kimura, Yoh Terada, Masahito Ohue

    Journal of Chemical Information and Modeling   65 ( 2 )   705 - 721   2025年1月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Accurate prediction of the difference in binding free energy between compounds is crucial for reducing the high costs associated with drug discovery. Relative binding free energy perturbation (RBFEP) calculations are effective for small structural changes; however, large topological changes pose significant challenges for calculations, leading to high errors and difficulties in convergence. To address such issues, we propose a new approach─PairMap─that focuses on introducing appropriate intermediates for complex transformations between two input compounds. PairMap-generated intermediates exhaustively, determined the optimal conversion paths, and introduced thermodynamic cycles into the perturbation map to improve accuracy and reduce computational cost. PairMap succeeded in introducing appropriate intermediates that could not be discovered by existing simple approaches by comprehensively considering intermediates. Furthermore, we evaluated the accuracy of the prediction of binding free energy using 9 compounds selected from Wang et al.'s benchmark set, which included particularly complex transformations. The perturbation map generated by PairMap achieved excellent accuracy with a mean absolute error of 0.93 kcal/mol compared to 1.70 kcal/mol when using the perturbation map generated by the conventional Flare FEP intermediate introduction method. Moreover, in a scaffold hopping experiment conducted with the PDE5a target involving complex transformations, PairMap provided more accurate free energy predictions than ABFEP calculations, yielding more reliable results compared to experimental data. Additionally, PairMap can be utilized to introduce intermediates into congeneric series, demonstrating that complex links on the perturbation map can be resolved with minimal addition of intermediates and links. In conclusion, PairMap overcomes the limitations of existing methods by enabling RBFEP calculations for more complex transformations, further streamlining lead optimization in drug discovery.

    DOI: 10.1021/acs.jcim.4c01634

    PubMed

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  • NPGPT: natural product-like compound generation with GPT-based chemical language models. 査読

    Koh Sakano, Kairi Furui, Masahito Ohue

    The Journal of Supercomputing   81 ( 1 )   352   2024年12月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11227-024-06860-w

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  • Innovations in mathematical modeling, AI, and optimization techniques. 査読

    Masahito Ohue, Nobuaki Yasuo, Masami Takata

    The Journal of Supercomputing   81 ( 1 )   340   2024年12月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11227-024-06861-9

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  • Active learning for energy-based antibody optimization and enhanced screening. 査読

    Kairi Furui, Masahito Ohue

    MLSB 2024 Workshop, NeurIPS2024   abs/2409.10964   2024年12月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.48550/arXiv.2409.10964

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  • Predicting Antibody Stability pH Values from Amino Acid Sequences: Leveraging Protein Language Models for Formulation Optimization. 査読 国際共著

    Takuya Tsutaoka, Noriji Kato, Toru Nishino, Yuanzhong Li, Masahito Ohue

    2024 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine (BIBM)   240 - 243   2024年12月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/BIBM62325.2024.10822009

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/bibm/bibm2024.html#TsutaokaKNLO24

  • REALM: Region-Empowered Antibody Language Model for Antibody Property Prediction. 査読 国際共著

    Toru Nishino, Noriji Kato, Takuya Tsutaoka, Yuanzhong Li, Masahito Ohue

    2024 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine (BIBM)   7104 - 7106   2024年12月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/BIBM62325.2024.10822666

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/bibm/bibm2024.html#NishinoKTLO24

  • Improving Performance on Replica-Exchange Molecular Dynamics Simulations by Optimizing GPU Core Utilization 査読

    Taisuke Boku, Masatake Sugita, Ryohei Kobayashi, Shinnosuke Furuya, Takuya Fujie, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    ACM International Conference Proceeding Series   1082 - 1091   2024年8月

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    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:ACM  

    DOI: 10.1145/3673038.3673097

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/rec/conf/icpp/2024

  • Mathematical modeling and problem solving: from fundamentals to applications 査読

    Masahito Ohue, Kotoyu Sasayama, Masami Takata

    Journal of Supercomputing   80 ( 10 )   14116 - 14119   2024年7月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11227-024-06007-x

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  • Fastlomap: faster lead optimization mapper algorithm for large-scale relative free energy perturbation 査読

    Kairi Furui, Masahito Ohue

    Journal of Supercomputing   80 ( 10 )   14417 - 14432   2024年7月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11227-024-06006-y

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  • Antibody complementarity-determining region design using AlphaFold2 and DDG predictor 査読

    Takafumi Ueki, Masahito Ohue

    Journal of Supercomputing   80 ( 9 )   11989 - 12002   2024年6月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11227-023-05887-9

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/journals/tjs/tjs80.html#UekiO24

  • Enhancing property and activity prediction and interpretation using multiple molecular graph representations with MMGX. 査読 国際共著 国際誌

    Apakorn Kengkanna, Masahito Ohue

    Communications Chemistry   7 ( 1 )   74   2024年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Graph Neural Networks (GNNs) excel in compound property and activity prediction, but the choice of molecular graph representations significantly influences model learning and interpretation. While atom-level molecular graphs resemble natural topology, they overlook key substructures or functional groups and their interpretation partially aligns with chemical intuition. Recent research suggests alternative representations using reduced molecular graphs to integrate higher-level chemical information and leverages both representations for model. However, there is a lack of studies about applicability and impact of different molecular graphs on model learning and interpretation. Here, we introduce MMGX (Multiple Molecular Graph eXplainable discovery), investigating the effects of multiple molecular graphs, including Atom, Pharmacophore, JunctionTree, and FunctionalGroup, on model learning and interpretation with various perspectives. Our findings indicate that multiple graphs relatively improve model performance, but in varying degrees depending on datasets. Interpretation from multiple graphs in different views provides more comprehensive features and potential substructures consistent with background knowledge. These results help to understand model decisions and offer valuable insights for subsequent tasks. The concept of multiple molecular graph representations and diverse interpretation perspectives has broad applicability across tasks, architectures, and explanation techniques, enhancing model learning and interpretation for relevant applications in drug discovery.

    DOI: 10.1038/s42004-024-01155-w

    PubMed

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  • SpatialPPI: Three-dimensional space protein-protein interaction prediction with AlphaFold Multimer. 査読 国際共著 国際誌

    Wenxing Hu, Masahito Ohue

    Computational and Structural Biotechnology Journal   23   1214 - 1225   2024年3月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Rapid advancements in protein sequencing technology have resulted in gaps between proteins with identified sequences and those with mapped structures. Although sequence-based predictions offer insights, they can be incomplete due to the absence of structural details. Conversely, structure-based methods face challenges with respect to newly sequenced proteins. The AlphaFold Multimer has remarkable accuracy in predicting the structure of protein complexes. However, it cannot distinguish whether the input protein sequences can interact. Nonetheless, by analyzing the information in the models predicted by the AlphaFold Multimer, we propose a highly accurate method for predicting protein interactions. This study focuses on the use of deep neural networks, specifically to analyze protein complex structures predicted by the AlphaFold Multimer. By transforming atomic coordinates and utilizing sophisticated image-processing techniques, vital 3D structural details were extracted from protein complexes. Recognizing the significance of evaluating residue distances in protein interactions, this study leveraged image recognition approaches by integrating Densely Connected Convolutional Networks (DenseNet) and Deep Residual Network (ResNet) within 3D convolutional networks for protein 3D structure analysis. When benchmarked against leading protein-protein interaction prediction methods, such as SpeedPPI, D-script, DeepTrio, and PEPPI, our proposed method, named SpatialPPI, exhibited notable efficacy, emphasizing the promising role of 3D spatial processing in advancing the realm of structural biology. The SpatialPPI code is available at: https://github.com/ohuelab/SpatialPPI.

    DOI: 10.1016/j.csbj.2024.03.009

    PubMed

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  • Variational autoencoder-based chemical latent space for large molecular structures with 3D complexity 査読 国際誌

    Toshiki Ochiai, Tensei Inukai, Manato Akiyama, Kairi Furui, Masahito Ohue, Nobuaki Matsumori, Shinsuke Inuki, Motonari Uesugi, Toshiaki Sunazuka, Kazuya Kikuchi, Hideaki Kakeya, Yasubumi Sakakibara

    Communications Chemistry   6 ( 1 )   249 - 249   2023年11月

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    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 Science and Business Media LLC  

    Abstract

    The structural diversity of chemical libraries, which are systematic collections of compounds that have potential to bind to biomolecules, can be represented by chemical latent space. A chemical latent space is a projection of a compound structure into a mathematical space based on several molecular features, and it can express structural diversity within a compound library in order to explore a broader chemical space and generate novel compound structures for drug candidates. In this study, we developed a deep-learning method, called NP-VAE (Natural Product-oriented Variational Autoencoder), based on variational autoencoder for managing hard-to-analyze datasets from DrugBank and large molecular structures such as natural compounds with chirality, an essential factor in the 3D complexity of compounds. NP-VAE was successful in constructing the chemical latent space from large-sized compounds that were unable to be handled in existing methods, achieving higher reconstruction accuracy, and demonstrating stable performance as a generative model across various indices. Furthermore, by exploring the acquired latent space, we succeeded in comprehensively analyzing a compound library containing natural compounds and generating novel compound structures with optimized functions.

    DOI: 10.1038/s42004-023-01054-6

    PubMed

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s42004-023-01054-6

  • MEGADOCK-on-Colab: an easy-to-use protein-protein docking tool on Google Colaboratory. 査読 国際誌

    Masahito Ohue

    BMC Research Notes   16 ( 1 )   229   2023年9月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    MOTIVATION: Since the advent of ColabFold, numerous software packages have been provided with Google Colaboratory-compatible ipynb files, allowing users to effortlessly test and reproduce results without the need for local installation or configuration. MEGADOCK, a protein-protein docking tool, is particularly well-suited for Google Colaboratory due to its lightweight computations and GPU acceleration capabilities. To increase accessibility and promote widespread use, it is crucial to provide a computing environment compatible with Google Colaboratory. RESULTS: In this study, we report the development of a Google Colaboratory environment for running our protein-protein docking software, MEGADOCK. We provide a comprehensive ipynb file, including the compilation of MEGADOCK with the FFTW library installation on Colaboratory, the introduction of related tools using PyPI/apt, and the execution and visualization of docking structures. This streamlined environment enables users to visualize docking structures with just one click. The code is available under a CC-BY NC 4.0 license from https://github.com/ohuelab/MEGADOCK-on-Colab .

    DOI: 10.1186/s13104-023-06505-w

    PubMed

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  • Enhancing Model Learning and Interpretation using Multiple Molecular Graph Representations for Compound Property and Activity Prediction 査読 国際共著

    Apakorn Kengkanna, Masahito Ohue

    CIBCB 2023 - 20th IEEE Conference on Computational Intelligence in Bioinformatics and Computational Biology   1 - 8   2023年8月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   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:IEEE  

    DOI: 10.1109/CIBCB56990.2023.10264879

    Scopus

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/cibcb/cibcb2023.html#KengkannaO23

  • Design of Cyclic Peptides Targeting Protein–Protein Interactions Using AlphaFold 査読

    Kosugi, T., Ohue, M.

    International Journal of Molecular Sciences   24 ( 17 )   2023年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3390/ijms241713257

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  • Generating Potential Protein-Protein Interaction Inhibitor Molecules Based on Physicochemical Properties. 国際誌

    Masahito Ohue, Yuki Kojima, Takatsugu Kosugi

    Molecules   28 ( 15 )   2023年7月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Protein-protein interactions (PPIs) are associated with various diseases; hence, they are important targets in drug discovery. However, the physicochemical empirical properties of PPI-targeted drugs are distinct from those of conventional small molecule oral pharmaceuticals, which adhere to the "rule of five (RO5)". Therefore, developing PPI-targeted drugs using conventional methods, such as molecular generation models, is challenging. In this study, we propose a molecular generation model based on deep reinforcement learning that is specialized for the production of PPI inhibitors. By introducing a scoring function that can represent the properties of PPI inhibitors, we successfully generated potential PPI inhibitor compounds. These newly constructed virtual compounds possess the desired properties for PPI inhibitors, and they show similarity to commercially available PPI libraries. The virtual compounds are freely available as a virtual library.

    DOI: 10.3390/molecules28155652

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  • CycPeptMPDB: A Comprehensive Database of Membrane Permeability of Cyclic Peptides. 査読 国際共著 国際誌

    Jianan Li, Keisuke Yanagisawa, Masatake Sugita, Takuya Fujie, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Journal of Chemical Information and Modeling   63 ( 7 )   2240 - 2250   2023年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Recently, cyclic peptides have been considered breakthrough drugs because they can interact with "undruggable" targets such as intracellular protein-protein interactions. Membrane permeability is an essential indicator of oral bioavailability and intracellular targeting, and the development of membrane-permeable peptides is a bottleneck in cyclic peptide drug discovery. Although many experimental data on membrane permeability of cyclic peptides have been reported, a comprehensive database is not yet available. A comprehensive membrane permeability database is essential for developing computational methods for cyclic peptide drug design. In this study, we constructed CycPeptMPDB, the first web-accessible database of cyclic peptide membrane permeability. We collected information on a total of 7334 cyclic peptides, including the structure and experimentally measured membrane permeability, from 45 published papers and 2 patents from pharmaceutical companies. To unambiguously represent cyclic peptides larger than small molecules, we used the hierarchical editing language for macromolecules notation to generate a uniform sequence representation of peptides. In addition to data storage, CycPeptMPDB provides several supporting functions such as online data visualization, data analysis, and downloading. CycPeptMPDB is expected to be a valuable platform to support membrane permeability research on cyclic peptides. CycPeptMPDB can be freely accessed at http://cycpeptmpdb.com.

    DOI: 10.1021/acs.jcim.2c01573

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  • Faster Lead Optimization Mapper Algorithm for Large-Scale Relative Free Energy Perturbation 査読

    Kairi Furui, Masahito Ohue

    Proceedings - 2023 Congress in Computer Science, Computer Engineering, and Applied Computing, CSCE 2023   2126 - 2132   2023年

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/CSCE60160.2023.00349

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  • Editorial: Web tools for modeling and analysis of biomolecular interactions Volume II. 査読 国際共著 国際誌

    Jessica Andreani, Brian Jiménez-García, Masahito Ohue

    Frontiers in Molecular Biosciences   10   1190855 - 1190855   2023年

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語  

    DOI: 10.3389/fmolb.2023.1190855

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  • Antibody Complementarity-Determining Region Sequence Design Using AlphaFold2 and Binding Affinity Prediction Model 査読

    Takafumi Ueki, Masahito Ohue

    Proceedings - 2023 Congress in Computer Science, Computer Engineering, and Applied Computing, CSCE 2023   2133 - 2139   2023年

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/CSCE60160.2023.00350

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  • Lipid Composition Is Critical for Accurate Membrane Permeability Prediction of Cyclic Peptides by Molecular Dynamics Simulations. 査読 国際誌

    Masatake Sugita, Takuya Fujie, Keisuke Yanagisawa, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Journal of chemical information and modeling   62 ( 18 )   4549 - 4560   2022年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Cyclic peptides have attracted attention as a promising pharmaceutical modality due to their potential to selectively inhibit previously undruggable targets, such as intracellular protein-protein interactions. Poor membrane permeability is the biggest bottleneck hindering successful drug discovery based on cyclic peptides. Therefore, the development of computational methods that can predict membrane permeability and support elucidation of the membrane permeation mechanism of drug candidate peptides is much sought after. In this study, we developed a protocol to simulate the behavior in membrane permeation steps and estimate the membrane permeability of large cyclic peptides with more than or equal to 10 residues. This protocol requires the use of a more realistic membrane model than a single-lipid phospholipid bilayer. To select a membrane model, we first analyzed the effect of cholesterol concentration in the model membrane on the potential of mean force and hydrogen bonding networks along the direction perpendicular to the membrane surface as predicted by molecular dynamics simulations using cyclosporine A. These results suggest that a membrane model with 40 or 50 mol % cholesterol was suitable for predicting the permeation process. Subsequently, two types of membrane models containing 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine and 40 and 50 mol % cholesterol were used. To validate the efficiency of our protocol, the membrane permeability of 18 ten-residue peptides was predicted. Correlation coefficients of R > 0.8 between the experimental and calculated permeability values were obtained with both model membranes. The results of this study demonstrate that the lipid membrane is not just a medium but also among the main factors determining the membrane permeability of molecules. The computational protocol proposed in this study and the findings obtained on the effect of membrane model composition will contribute to building a schematic view of the membrane permeation process. Furthermore, the results of this study will eventually aid the elucidation of design rules for peptide drugs with high membrane permeability.

    DOI: 10.1021/acs.jcim.2c00931

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  • Effective Protein-Ligand Docking Strategy via Fragment Reuse and a Proof-of-Concept Implementation. 査読 国際誌

    Keisuke Yanagisawa, Rikuto Kubota, Yasushi Yoshikawa, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    ACS Omega   7 ( 34 )   30265 - 30274   2022年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Virtual screening is a commonly used process to search for feasible drug candidates from a huge number of compounds during the early stages of drug design. As the compound database continues to expand to billions of entries or more, there remains an urgent need to accelerate the process of docking calculations. Reuse of calculation results is a possible way to accelerate the process. In this study, we first propose yet another virtual screening-oriented docking strategy by combining three factors, namely, compound decomposition, simplified fragment grid storing k-best scores, and flexibility consideration with pregenerated conformers. Candidate compounds contain many common fragments (chemical substructures). Thus, the calculation results of these common fragments can be reused among them. As a proof-of-concept of the aforementioned strategies, we also conducted the development of REstretto, a tool that implements the three factors to enable the reuse of calculation results. We demonstrated that the speed and accuracy of REstretto were comparable to those of AutoDock Vina, a well-known free docking tool. The implementation of REstretto has much room for further performance improvement, and therefore, the results show the feasibility of the strategy. The code is available under an MIT license at https://github.com/akiyamalab/restretto.

    DOI: 10.1021/acsomega.2c03470

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  • Solubility-Aware Protein Binding Peptide Design Using AlphaFold. 査読 国際誌

    Takatsugu Kosugi, Masahito Ohue

    Biomedicines   10 ( 7 )   2022年7月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    New protein-protein interactions (PPIs) are identified, but PPIs have different physicochemical properties compared with conventional targets, making it difficult to use small molecules. Peptides offer a new modality to target PPIs, but designing appropriate peptide sequences by computation is challenging. Recently, AlphaFold and RoseTTAFold have made it possible to predict protein structures from amino acid sequences with ultra-high accuracy, enabling de novo protein design. We designed peptides likely to have PPI as the target protein using the "binder hallucination" protocol of AfDesign, a de novo protein design method using AlphaFold. However, the solubility of the peptides tended to be low. Therefore, we designed a solubility loss function using solubility indices for amino acids and developed a solubility-aware AfDesign binder hallucination protocol. The peptide solubility in sequences designed using the new protocol increased with the weight of the solubility loss function; moreover, they captured the characteristics of the solubility indices. Moreover, the new protocol sequences tended to have higher affinity than random or single residue substitution sequences when evaluated by docking binding affinity. Our approach shows that it is possible to design peptide sequences that can bind to the interface of PPI while controlling solubility.

    DOI: 10.3390/biomedicines10071626

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  • Plasma protein binding prediction focusing on residue-level features and circularity of cyclic peptides by deep learning. 査読 国際共著 国際誌

    Jianan Li, Keisuke Yanagisawa, Yasushi Yoshikawa, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Bioinformatics   38 ( 4 )   1110 - 1117   2022年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    MOTIVATION: In recent years, cyclic peptide drugs have been receiving increasing attention because they can target proteins that are difficult to be tackled by conventional small-molecule drugs or antibody drugs. Plasma protein binding rate (%PPB) is a significant pharmacokinetic property of a compound in drug discovery and design. However, due to structural differences, previous computational prediction methods developed for small-molecule compounds cannot be successfully applied to cyclic peptides, and methods for predicting the PPB rate of cyclic peptides with high accuracy are not yet available. RESULTS: Cyclic peptides are larger than small molecules, and their local structures have a considerable impact on PPB; thus, molecular descriptors expressing residue-level local features of cyclic peptides, instead of those expressing the entire molecule, as well as the circularity of the cyclic peptides should be considered. Therefore, we developed a prediction method named CycPeptPPB using deep learning that considers both factors. First, the macrocycle ring of cyclic peptides was decomposed residue by residue. The residue-based descriptors were arranged according to the sequence information of the cyclic peptide. Furthermore, the circular data augmentation method was used, and the circular convolution method CyclicConv was devised to express the cyclic structure. CycPeptPPB exhibited excellent performance, with mean absolute error (MAE) of 4.79% and correlation coefficient (R) of 0.92 for the public drug dataset, compared to the prediction performance of the existing PPB rate prediction software (MAE=15.08%, R=0.63). AVAILABILITY AND IMPLEMENTATION: The data underlying this article are available in the online supplementary material. The source code of CycPeptPPB is available at https://github.com/akiyamalab/cycpeptppb. SUPPLEMENTARY INFORMATION: Supplementary data are available at Bioinformatics online.

    DOI: 10.1093/bioinformatics/btab726

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  • Editorial: Web Tools for Modeling and Analysis of Biomolecular Interactions. 査読 国際共著 国際誌

    Jessica Andreani, Masahito Ohue, Brian Jiménez-García

    Frontiers in Molecular Biosciences   9   875859 - 875859   2022年

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  • Compound Virtual Screening by Learning-to-Rank with Gradient Boosting Decision Tree and Enrichment-based Cumulative Gain. 査読

    Kairi Furui, Masahito Ohue

    IEEE Conference on Computational Intelligence in Bioinformatics and Computational Biology(CIBCB)   1 - 7   2022年

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    担当区分:最終著者, 責任著者   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:IEEE  

    DOI: 10.1109/CIBCB55180.2022.9863032

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/cibcb/cibcb2022.html#FuruiO22

  • High-Performance Cloud Computing for Exhaustive Protein–Protein Docking 査読 国際誌

    Masahito Ohue, Kento Aoyama, Yutaka Akiyama

    Transactions on Computational Science and Computational Intelligence   737 - 746   2021年10月

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    掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:Springer International Publishing  

    DOI: 10.1007/978-3-030-69984-0_53

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  • Quantitative Estimate Index for Early-Stage Screening of Compounds Targeting Protein-Protein Interactions. 査読 国際誌

    Takatsugu Kosugi, Masahito Ohue

    International Journal of Molecular Sciences   22 ( 20 )   2021年10月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Drug-likeness quantification is useful for screening drug candidates. Quantitative estimates of drug-likeness (QED) are commonly used to assess quantitative drug efficacy but are not suitable for screening compounds targeting protein-protein interactions (PPIs), which have recently gained attention. Therefore, we developed a quantitative estimate index for compounds targeting PPIs (QEPPI), specifically for early-stage screening of PPI-targeting compounds. QEPPI is an extension of the QED method for PPI-targeting drugs that models physicochemical properties based on the information available for drugs/compounds, specifically those reported to act on PPIs. FDA-approved drugs and compounds in iPPI-DB, which comprise PPI inhibitors and stabilizers, were evaluated using QEPPI. The results showed that QEPPI is more suitable than QED for early screening of PPI-targeting compounds. QEPPI was also considered an extended concept of the "Rule-of-Four" (RO4), a PPI inhibitor index. We evaluated the discriminatory performance of QEPPI and RO4 for datasets of PPI-target compounds and FDA-approved drugs using F-score and other indices. The F-scores of RO4 and QEPPI were 0.451 and 0.501, respectively. QEPPI showed better performance and enabled quantification of drug-likeness for early-stage PPI drug discovery. Hence, it can be used as an initial filter to efficiently screen PPI-targeting compounds.

    DOI: 10.3390/ijms222010925

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  • Improved Large-Scale Homology Search by Two-Step Seed Search Using Multiple Reduced Amino Acid Alphabets. 査読 国際誌

    Kazuki Takabatake, Kazuki Izawa, Motohiro Akikawa, Keisuke Yanagisawa, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Genes   12 ( 9 )   2021年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3390/genes12091455

    Web of Science

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  • Large-Scale Membrane Permeability Prediction of Cyclic Peptides Crossing a Lipid Bilayer Based on Enhanced Sampling Molecular Dynamics Simulations. 査読 国際誌

    Masatake Sugita, Satoshi Sugiyama, Takuya Fujie, Yasushi Yoshikawa, Keisuke Yanagisawa, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Journal of Chemical Information and Modeling   61 ( 7 )   3681 - 3695   2021年7月

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    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 Chemical Society (ACS)  

    Membrane permeability is a significant obstacle facing the development of cyclic peptide drugs. However, membrane permeation mechanisms are poorly understood. To investigate common features of permeable (and nonpermeable) designs, it is necessary to reproduce the membrane permeation process of cyclic peptides through the lipid bilayer. We simulated the membrane permeation process of 100 six-residue cyclic peptides across the lipid bilayer based on steered molecular dynamics (MD) and replica-exchange umbrella sampling simulations and predicted membrane permeability using the inhomogeneous solubility-diffusion model and a modified version of it. Furthermore, we confirmed the effectiveness of this protocol by predicting the membrane permeability of 56 eight-residue cyclic peptides with diverse chemical structures, including some confidential designs from a pharmaceutical company. As a result, a reasonable correlation between experimentally assessed and calculated membrane permeability of cyclic peptides was observed for the peptide libraries, except for strongly hydrophobic peptides. Our analysis of the MD trajectory demonstrated that most peptides were stabilized in the boundary region between bulk water and membrane and that for most peptides, the process of crossing the center of the membrane is the main obstacle to membrane permeation. The height of this barrier is well correlated with the electrostatic interaction between the peptide and the surrounding media. The structural and energetic features of the representative peptide at each vertical position within the membrane were also analyzed, revealing that peptides permeate the membrane by changing their orientation and conformation according to the surrounding environment.

    DOI: 10.1021/acs.jcim.1c00380

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  • Taxonomic and Gene Category Analyses of Subgingival Plaques from a Group of Japanese Individuals with and without Periodontitis. 査読 国際誌

    Kazuki Izawa, Kazuko Okamoto-Shibayama, Daichi Kita, Sachiyo Tomita, Atsushi Saito, Takashi Ishida, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama, Kazuyuki Ishihara

    International Journal of Molecular Sciences   22 ( 10 )   2021年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Periodontitis is an inflammation of tooth-supporting tissues, which is caused by bacteria in the subgingival plaque (biofilm) and the host immune response. Traditionally, subgingival pathogens have been investigated using methods such as culturing, DNA probes, or PCR. The development of next-generation sequencing made it possible to investigate the whole microbiome in the subgingival plaque. Previous studies have implicated dysbiosis of the subgingival microbiome in the etiology of periodontitis. However, details are still lacking. In this study, we conducted a metagenomic analysis of subgingival plaque samples from a group of Japanese individuals with and without periodontitis. In the taxonomic composition analysis, genus Bacteroides and Mycobacterium demonstrated significantly different compositions between healthy sites and sites with periodontal pockets. The results from the relative abundance of functional gene categories, carbohydrate metabolism, glycan biosynthesis and metabolism, amino acid metabolism, replication and repair showed significant differences between healthy sites and sites with periodontal pockets. These results provide important insights into the shift in the taxonomic and functional gene category abundance caused by dysbiosis, which occurs during the progression of periodontal disease.

    DOI: 10.3390/ijms22105298

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  • MEGADOCK-GUI: a GUI-based complete cross-docking tool for exploring protein-protein interactions. 査読

    Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    PDPTA'21   abs/2105.03617   2021年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/journals/corr/corr2105.html#abs-2105-03617

  • Structural Basis for the Binding Mechanism of Human Serum Albumin Complexed with Cyclic Peptide Dalbavancin. 査読 国際誌

    Sho Ito, Akinobu Senoo, Satoru Nagatoishi, Masahito Ohue, Masaki Yamamoto, Kouhei Tsumoto, Naoki Wakui

    Journal of Medicinal Chemistry   63 ( 22 )   14045 - 14053   2020年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Cyclic peptides, with unique structural features, have emerged as new candidates for drug discovery; their association with human serum albumin (HSA; long blood half-life) is crucial to improve drug delivery and avoid renal clearance. Here, we present the crystal structure of HSA complexed with dalbavancin, a clinically used cyclic peptide. Small-angle X-ray scattering and isothermal titration calorimetry experiments showed that the HSA-dalbavancin complex exists in a monomeric state; dalbavancin is only bound to the subdomain IA of HSA in solution. Structural analysis and MD simulation revealed that the swing of Phe70 and movement of the helix near dalbavancin were necessary for binding. The flip of Leu251 promoted the formation of the binding pocket with an induced-fit mechanism; moreover, the movement of the loop region including Glu60 increased the number of noncovalent interactions with HSA. These findings may support the development of new cyclic peptides for clinical use, particularly the elucidation of their binding mechanism to HSA.

    DOI: 10.1021/acs.jmedchem.0c01578

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  • Development of computational pipeline software for genome/exome analysis on the K computer 査読

    Kento Aoyama, Masanori Kakuta, Yuri Matsuzaki, Takashi Ishida, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Supercomputing Frontiers and Innovations   7 ( 1 )   37 - 54   2020年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.14529/js200102

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  • Multiple HPC Environments-Aware Container Image Configuration Workflow for Large-Scale All-to-All Protein–Protein Docking Calculations 査読

    Kento Aoyama, Hiroki Watanabe, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)   12082 LNCS   23 - 39   2020年

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    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:Springer  

    DOI: 10.1007/978-3-030-48842-0_2

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/scfa/scfa2020.html#AoyamaWOA20

  • Evaluation of CONSRANK-Like Scoring Functions for Rescoring Ensembles of Protein-Protein Docking Poses. 査読 国際共著 国際誌

    Guillaume Launay, Masahito Ohue, Julia Prieto Santero, Yuri Matsuzaki, Cécile Hilpert, Nobuyuki Uchikoga, Takanori Hayashi, Juliette Martin

    Frontiers in Molecular Biosciences   7   559005 - 559005   2020年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Scoring is a challenging step in protein-protein docking, where typically thousands of solutions are generated. In this study, we ought to investigate the contribution of consensus-rescoring, as introduced by Oliva et al. (2013) with the CONSRANK method, where the set of solutions is used to build statistics in order to identify recurrent solutions. We explore several ways to perform consensus-based rescoring on the ZDOCK decoy set for Benchmark 4. We show that the information of the interface size is critical for successful rescoring in this context, but that consensus rescoring in itself performs less well than traditional physics-based evaluation. The results of physics-based and consensus-based rescoring are partially overlapping, supporting the use of a combination of these approaches.

    DOI: 10.3389/fmolb.2020.559005

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  • Multidomain protein structure prediction using information about residues interacting on multimeric protein interfaces. 査読

    Shumpei Matsuno, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Biophysics and Physicobiology   17   2 - 13   2020年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2142/biophysico.BSJ-2019050

    Web of Science

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  • A prospective compound screening contest identified broader inhibitors for Sirtuin 1. 査読 国際共著 国際誌

    Shuntaro Chiba, Masahito Ohue, Anastasiia Gryniukova, Petro Borysko, Sergey Zozulya, Nobuaki Yasuo, Ryunosuke Yoshino, Kazuyoshi Ikeda, Woong-Hee Shin, Daisuke Kihara, Mitsuo Iwadate, Hideaki Umeyama, Takaaki Ichikawa, Reiji Teramoto, Kun-Yi Hsin, Vipul Gupta, Hiroaki Kitano, Mika Sakamoto, Akiko Higuchi, Nobuaki Miura, Kei Yura, Masahiro Mochizuki, Chandrasekaran Ramakrishnan, A Mary Thangakani, D Velmurugan, M Michael Gromiha, Itsuo Nakane, Nanako Uchida, Hayase Hakariya, Modong Tan, Hironori K Nakamura, Shogo D Suzuki, Tomoki Ito, Masahiro Kawatani, Kentaroh Kudoh, Sakurako Takashina, Kazuki Z Yamamoto, Yoshitaka Moriwaki, Keita Oda, Daisuke Kobayashi, Tatsuya Okuno, Shintaro Minami, George Chikenji, Philip Prathipati, Chioko Nagao, Attayeb Mohsen, Mari Ito, Kenji Mizuguchi, Teruki Honma, Takashi Ishida, Takatsugu Hirokawa, Yutaka Akiyama, Masakazu Sekijima

    Scientific Reports   9 ( 1 )   19585 - 19585   2019年12月

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    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 Science and Business Media LLC  

    <title>Abstract</title>Potential inhibitors of a target biomolecule, NAD-dependent deacetylase Sirtuin 1, were identified by a contest-based approach, in which participants were asked to propose a prioritized list of 400 compounds from a designated compound library containing 2.5 million compounds using <italic>in silico</italic> methods and scoring. Our aim was to identify target enzyme inhibitors and to benchmark computer-aided drug discovery methods under the same experimental conditions. Collecting compound lists derived from various methods is advantageous for aggregating compounds with structurally diversified properties compared with the use of a single method. The inhibitory action on Sirtuin 1 of approximately half of the proposed compounds was experimentally accessed. Ultimately, seven structurally diverse compounds were identified.

    DOI: 10.1038/s41598-019-55069-y

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    その他リンク: http://www.nature.com/articles/s41598-019-55069-y

  • A playful tool for predicting protein-protein docking 査読 国際共著

    Keren Jiang, Di Zhang, Tsubasa Iino, Risa Kimura, Tatsuo Nakajima, Kana Shimizu, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    ACM International Conference Proceeding Series   2019年11月

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1145/3365610.3368409

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  • Learning-to-rank technique based on ignoring meaningless ranking orders between compounds 査読 国際誌

    Masahito Ohue, Shogo D. Suzuki, Yutaka Akiyama

    Journal of Molecular Graphics and Modelling   92   192 - 200   2019年11月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jmgm.2019.07.009

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  • Parallelized Pipeline for Whole Genome Shotgun Metagenomics with GHOSTZ-GPU and MEGAN 査読

    Masahito Ohue, Marina Yamasawa, Kazuki Izawa, Yutaka Akiyama

    Proceedings - 2019 IEEE 19th International Conference on Bioinformatics and Bioengineering, BIBE 2019   152 - 156   2019年10月

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    担当区分:筆頭著者   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:IEEE  

    DOI: 10.1109/BIBE.2019.00035

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/bibe/bibe2019.html#OhueYIA19

  • NRLMFβ: Beta-distribution-rescored neighborhood regularized logistic matrix factorization for improving the performance of drug-target interaction prediction. 査読 国際誌

    Tomohiro Ban, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Biochemistry and Biophysics Reports   18   100615 - 100615   2019年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.bbrep.2019.01.008

    Web of Science

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  • Synthesis of Triazolo- and Oxadiazolopiperazines by Gold(I)-Catalyzed Domino Cyclization: Application to the Design of a Mitogen Activated Protein (MAP) Kinase Inhibitor 査読

    Koki Yamamoto, Yasushi Yoshikawa, Masahito Ohue, Shinsuke Inuki, Hiroaki Ohno, Shinya Oishi

    Organic Letters   21 ( 2 )   373 - 377   2019年1月

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    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 Chemical Society  

    DOI: 10.1021/acs.orglett.8b03500

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  • QEX: Target-specific druglikeness filter enhances ligand-based virtual screening 査読 国際誌

    Masahiro Mochizuki, Shogo D. Suzuki, Keisuke Yanagisawa, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Molecular Diversity   23 ( 1 )   11 - 18   2019年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Druglikeness is a useful concept for screening drug candidate compounds. We developed QEX, which is a new druglikeness index specific to individual targets. QEX is an improvement of the quantitative estimate of druglikeness (QED) method, which is a popular quantitative evaluation method of druglikeness proposed by Bickerton et al. QEX models the physicochemical properties of compounds that act on each target protein based on the concept of QED modeling physicochemical properties from information on US Food and Drug Administration-approved drugs. The result of the evaluation of PubChem assay data revealed that QEX showed better performance than the original QED did (the area under the curve value of the receiver operating characteristic curve improved by 0.069-0.236). We also present the c-Src inhibitor filtering results of the QEX constructed using Src family kinase inhibitors as a case study. QEX distinguished the inhibitors and non-inhibitors better than QED did. QEX works efficiently even when datasets of inactive compounds are unavailable. If both active and inactive compounds are present, QEX can be used as an initial filter to enhance the screening ability of conventional ligand-based virtual screenings.

    DOI: 10.1007/s11030-018-9842-3

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  • Molecular activity prediction using graph convolutional deep neural network considering distance on a molecular graph. 査読

    Masahito Ohue, Ryota Ii, Keisuke Yanagisawa, Yutaka Akiyama

    PDPTA'19   abs/1907.01103   2019年

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/journals/corr/corr1907.html#abs-1907-01103

  • Computational prediction of plasma protein binding of cyclic peptides from small molecule experimental data using sparse modeling techniques 査読 国際誌

    Takashi Tajimi, Naoki Wakui, Keisuke Yanagisawa, Yasushi Yoshikawa, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    BMC Bioinformatics   19 ( Suppl 19 )   527 - 527   2018年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1186/s12859-018-2529-z

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  • PKRank: a novel learning-to-rank method for ligand-based virtual screening using pairwise kernel and RankSVM 査読

    Shogo D. Suzuki, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Artificial Life and Robotics   23 ( 2 )   205 - 212   2018年6月

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    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 Tokyo  

    DOI: 10.1007/s10015-017-0416-8

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  • Optimization of memory use of fragment extension-based protein–ligand docking with an original fast minimum cost flow algorithm 査読

    Keisuke Yanagisawa, Shunta Komine, Rikuto Kubota, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Computational Biology and Chemistry   74   399 - 406   2018年6月

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    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 Ltd  

    DOI: 10.1016/j.compbiolchem.2018.03.013

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  • MEGADOCK-Web: An integrated database of high-throughput structure-based protein-protein interaction predictions 査読

    Takanori Hayashi, Yuri Matsuzaki, Keisuke Yanagisawa, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    BMC Bioinformatics   19 ( Suppl 4 )   62   2018年5月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:BioMed Central Ltd.  

    DOI: 10.1186/s12859-018-2073-x

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  • Multiple grid arrangement improves ligand docking with unknown binding sites: Application to the inverse docking problem 査読

    Tomohiro Ban, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Computational Biology and Chemistry   73   139 - 146   2018年4月

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    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 Ltd  

    DOI: 10.1016/j.compbiolchem.2018.02.008

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  • Exploring the selectivity of inhibitor complexes with Bcl-2 and Bcl-XL: A molecular dynamics simulation approach 査読

    Naoki Wakui, Ryunosuke Yoshino, Nobuaki Yasuo, Masahito Ohue, Masakazu Sekijima

    Journal of Molecular Graphics and Modelling   79   166 - 174   2018年1月

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    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 Inc.  

    DOI: 10.1016/j.jmgm.2017.11.011

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  • The DEAD-box RNA-binding protein DDX6 regulates parental RNA decay for cellular reprogramming to pluripotency. 査読 国際誌

    Daisuke Kami, Tomoya Kitani, Akihiro Nakamura, Naoki Wakui, Rena Mizutani, Masahito Ohue, Fuyuki Kametani, Nobuyoshi Akimitsu, Satoshi Gojo

    PloS ONE   13 ( 10 )   e0203708   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Cellular transitions and differentiation processes require mRNAs supporting the new phenotype but also the clearance of existing mRNAs for the parental phenotype. Cellular reprogramming from fibroblasts to induced pluripotent stem cells (iPSCs) occurs at the early stage of mesenchymal epithelial transition (MET) and involves drastic morphological changes. We examined the molecular mechanism for MET, focusing on RNA metabolism. DDX6, an RNA helicase, was indispensable for iPSC formation, in addition to RO60 and RNY1, a non-coding RNA, which form complexes involved in intracellular nucleotide sensing. RO60/RNY1/DDX6 complexes formed prior to processing body formation, which is central to RNA metabolism. The abrogation of DDX6 expression inhibited iPSC generation, which was mediated by RNA decay targeting parental mRNAs supporting mesenchymal phenotypes, along with microRNAs, such as miR-302b-3p. These results show that parental mRNA clearance is a prerequisite for cellular reprogramming and that DDX6 plays a central role in this process.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0203708

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  • Spresso: an ultrafast compound pre-screening method based on compound decomposition 査読

    Keisuke Yanagisawa, Shunta Komine, Shogo D. Suzuki, Masahito Ohue, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    Bioinformatics   33 ( 23 )   3836 - 3843   2017年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/bioinformatics/btx178

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  • Rigid-Docking Approaches to Explore Protein-Protein Interaction Space 査読

    Yuri Matsuzaki, Nobuyuki Uchikoga, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Network Biology   160   33 - 55   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/10_2016_41

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  • Efficient Hyperparameter Optimization by Using Bayesian Optimization for Drug-Target Interaction Prediction 査読

    Tomohiro Ban, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Proceedings of the 7th IEEE International Conference on Computational Advances in Bio and Medical Sciences (ICCABS 2017)   1 - 8   2017年

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    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: 10.1109/ICCABS.2017.8114299

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/iccabs/iccabs2017.html#BanOA17

  • GHOSTX: A fast sequence homology search tool for functional annotation of metagenomic data 査読

    Shuji Suzuki, Takashi Ishida, Masahito Ohue, Masanori Kakuta, Yutaka Akiyama

    Methods in Molecular Biology   1611   15 - 25   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:Humana Press Inc.  

    DOI: 10.1007/978-1-4939-7015-5_2

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  • Learning-to-rank based compound virtual screening by using pairwise kernel with multiple heterogeneous experimental data 査読

    Shogo D. Suzuki, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Proceedings of 22nd International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 22nd 2017)   114 - 119   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Link mining for kernel-based compound-protein interaction predictions using a chemogenomics approach 査読

    Masahito Ohue, Takuro Yamazaki, Tomohiro Ban, Yutaka Akiyama

    Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)   10362   549 - 558   2017年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   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:Springer Verlag  

    DOI: 10.1007/978-3-319-63312-1_48

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  • Specificity of broad protein interaction surfaces for proteins with multiple binding partners 査読

    Nobuyuki Uchikoga, Yuri Matsuzaki, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    Biophysics and Physicobiology   13   105 - 115   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2142/biophysico.13.0_105

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  • Protein-protein docking on hardware accelerators: comparison of GPU and MIC architectures 査読

    Takehiro Shimoda, Shuji Suzuki, Masahito Ohue, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    BMC Systems Biology   9   S6   2015年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1186/1752-0509-9-S1-S6

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  • MEGADOCK 4.0: an ultra-high-performance protein-protein docking software for heterogeneous supercomputers 査読

    Masahito Ohue, Takehiro Shimoda, Shuji Suzuki, Yuri Matsuzaki, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    Bioinformatics   30 ( 22 )   3281 - 3283   2014年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/bioinformatics/btu532

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  • MEGADOCK: An All-to-All Protein-Protein Interaction Prediction System Using Tertiary Structure Data 査読

    Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Nobuyuki Uchikoga, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    PROTEIN AND PEPTIDE LETTERS   21 ( 8 )   766 - 778   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • 2P271 Re-dockingによって正解候補構造が多く得られるタンパク質分子表面の特徴の解析(22A. 生命情報科学:構造ゲノミクス,ポスター,第52回日本生物物理学会年会(2014年度))

    Uchikoga Nobuyuki, Matsuzaki Yuri, Ohue Masahito, Akiyama Yutaka, Hirokawa Takatsugu

    生物物理   54 ( 1 )   S240   2014年

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    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.S240_1

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  • Protein-protein Interaction Network Prediction by Using Rigid-Body Docking Tools: Application to Bacterial Chemotaxis 査読

    Yuri Matsuzaki, Masahito Ohue, Nobuyuki Uchikoga, Yutaka Akiyama

    PROTEIN AND PEPTIDE LETTERS   21 ( 8 )   790 - 798   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Highly precise protein-protein interaction prediction based on consensus between template-based and de novo docking methods 査読

    Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Takehiro Shimoda, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    BMC Proceedings   7 ( Suppl 7 )   S6   2013年12月

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    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:BioMed Central Ltd.  

    DOI: 10.1186/1753-6561-7-S7-S6

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  • MEGADOCK 3.0: A high-performance protein-protein interaction prediction software using hybrid parallel computing for petascale supercomputing environments 査読

    Yuri Matsuzaki, Nobuyuki Uchikoga, Masahito Ohue, Takehiro Shimoda, Toshiyuki Sato, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    Source Code for Biology and Medicine   8 ( 1 )   18   2013年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1186/1751-0473-8-18

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  • 配列情報に基づくタンパク質間相互作用予測の構造情報付加による高精度化 査読

    中嶋 悠介, 大上 雅史, 越野 亮

    FIT2013 第12回情報科学技術フォーラム講演論文集   2   63 - 68   2013年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(研究会,シンポジウム資料等)  

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  • Re-Docking Scheme for Generating Near-Native Protein Complexes by Assembling Residue Interaction Fingerprints 査読

    Nobuyuki Uchikoga, Yuri Matsuzaki, Masahito Ohue, Takatsugu Hirokawa, Yutaka Akiyama

    PLOS ONE   8 ( 7 )   e69365   2013年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pone.0069365

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  • MEGADOCK-GPU: Acceleration of protein-protein docking calculation on GPUs 査読

    Takehiro Shimoda, Takashi Ishida, Shuji Suzuki, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    2013 ACM Conference on Bioinformatics, Computational Biology and Biomedical Informatics, ACM-BCB 2013   883 - 889   2013年

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    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: 10.1145/2506583.2506693

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  • Improvement of protein-protein interaction prediction by integrating template-based and template-free protein docking 査読

    Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Takehiro Shimoda, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    2013 ACM Conference on Bioinformatics, Computational Biology and Biomedical Informatics, ACM-BCB 2013   666   2013年

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    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: 10.1145/2506583.2506669

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  • The MEGADOCK project: Ultra-high-speed protein-protein interaction prediction tools on supercomputing environments 査読

    Takehiro Shimoda, Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Takayuki Fujiwara, Nobuyuki Uchikoga, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    2013 ACM Conference on Bioinformatics, Computational Biology and Biomedical Informatics, ACM-BCB 2013   667   2013年

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    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: 10.1145/2506583.2506670

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  • Improvement of the Protein-Protein Docking Prediction by Introducing a Simple Hydrophobic Interaction Model: An Application to Interaction Pathway Analysis 査読

    Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    PATTERN RECOGNITION IN BIOINFORMATICS   7632   178 - 187   2012年

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    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: 10.1007/978-3-642-34123-6_16

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  • Community-Wide Assessment of Protein-Interface Modeling Suggests Improvements to Design Methodology 査読

    Sarel J. Fleishman, Timothy A. Whitehead, Eva-Maria Strauch, Jacob E. Corn, Sanbo Qin, Huan-Xiang Zhou, Julie C. Mitchell, Omar N. A. Demerdash, Mayuko Takeda-Shitaka, Genki Terashi, Iain H. Moal, Xiaofan Li, Paul A. Bates, Martin Zacharias, Hahnbeom Park, Jun-su Ko, Hasup Lee, Chaok Seok, Thomas Bourquard, Julie Bernauer, Anne Poupon, Jerome Aze, Seren Soner, Sefik Kerem Ovali, Pemra Ozbek, Nir Ben Tal, Turkan Haliloglu, Howook Hwang, Thom Vreven, Brian G. Pierce, Zhiping Weng, Laura Perez-Cano, Caries Pons, Juan Fernandez-Recio, Fan Jiang, Feng Yang, Xinqi Gong, Libin Cao, Xianjin Xu, Bin Liu, Panwen Wang, Chunhua Li, Cunxin Wang, Charles H. Robert, Mainak Guharoy, Shiyong Liu, Yangyu Huang, Lin Li, Dachuan Guo, Ying Chen, Yi Xiao, Nir London, Zohar Itzhaki, Ora Schueler-Furman, Yuval Inbar, Vladimir Potapov, Mati Cohen, Gideon Schreiber, Yuko Tsuchiya, Eiji Kanamori, Daron M. Standley, Haruki Nakamura, Kengo Kinoshita, Camden M. Driggers, Robert G. Hall, Jessica L. Morgan, Victor L. Hsu, Jian Zhan, Yuedong Yang, Yaoqi Zhou, Panagiotis L. Kastritis, Alexandre M. J. J. Bonvin, Weiyi Zhang, Carlos J. Camacho, Krishna P. Kilambi, Aroop Sircar, Jeffrey J. Gray, Masahito Ohue, Nobuyuki Uchikoga, Yuri Matsuzaki, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama, Raed Khashan, Stephen Bush, Denis Fouches, Alexander Tropsha, Juan Esquivel-Rodriguez, Daisuke Kihara, P. Benjamin Stranges, Ron Jacak, Brian Kuhlman, Sheng-You Huang, Xiaoqin Zou, Shoshana J. Wodak, Joel Janin, David Baker

    JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY   414 ( 2 )   289 - 302   2011年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jmb.2011.09.031

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  • Docking-calculation-based method for predicting protein-RNA interactions. 査読

    Ohue M, Matsuzaki Y, Akiyama Y

    Genome informatics. International Conference on Genome Informatics   25 ( 1 )   25 - 39   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:1  

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  • MEGADOCK:立体構造情報からの網羅的タンパク質間相互作用予測とそのシステム生物学への応用 査読

    大上 雅史, 松崎 由理, 松崎 裕介, 佐藤 智之, 秋山 泰

    情報処理学会論文誌. 数理モデル化と応用   3 ( 3 )   91 - 106   2010年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Information Processing Society of Japan (IPSJ)  

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書籍等出版物

  • 学振申請書の書き方とコツ第二版 : DC/PD獲得を目指す若者へ

    大上, 雅史

    講談社  2021年3月  ( ISBN:9784065231074

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    総ページ数:viii, 199p   記述言語:日本語  

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  • 学振申請書の書き方とコツ : DC/PD獲得を目指す若者へ

    大上, 雅史

    講談社  2016年4月  ( ISBN:9784061531604

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    総ページ数:viii, 183p   記述言語:日本語  

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  • これだけ!生化学

    生化学若い研究者の会, 稲垣, 賢二

    秀和システム  2014年12月  ( ISBN:9784798042268

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    総ページ数:291p   記述言語:日本語  

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MISC

  • AlphaFoldによる高精度なタンパク質立体構造予測と創薬への活用—特集 タンパク質立体構造に基づく創薬と人工知能技術の活用

    大上 雅史

    Pharm stage / 技術情報協会 編   23 ( 8 )   24 - 28   2023年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:東京 : 技術情報協会  

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    その他リンク: https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I033180281

  • AIによって変わる生命科学—特集 科学の新たなパラダイム? AIで変わる科学の方法

    大上 雅史

    現代化学 = Chemistry today   ( 629 )   28 - 30   2023年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:東京化学同人  

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  • 続・生物工学基礎講座 バイオよもやま話 AlphaFoldによるタンパク質立体構造予測(実践編)

    大上 雅史

    生物工学会誌 / 日本生物工学会 編   101 ( 8 )   443 - 446   2023年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:吹田 : 日本生物工学会  

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    その他リンク: https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I033033247

  • AlphaFold2の登場と創薬への影響

    大上 雅史

    革新的AI創薬~医療ビッグデータ、人工知能がもたらす創薬研究の未来像   -   164 - 175   2022年

  • 標的配列との結合・開放エネルギー推定に基づくアンチセンス核酸の阻害活性モデルの研究

    井澤和也, 柳澤渓甫, 柳澤渓甫, 大上雅史, 大上雅史, 秋山泰, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2021 ( BIO-65 )   2021年

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  • 標的配列との結合・開放エネルギー推定によるアンチセンス核酸の阻害活性モデルの研究

    井澤和也, 井澤和也, 柳澤渓甫, 柳澤渓甫, 大上雅史, 大上雅史, 秋山泰, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2021 ( MPS-134 )   2021年

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  • 構造情報に基づくタンパク質間相互作用の計算予測

    大上 雅史

    ファインケミカル   10月号   25 - 31   2020年

  • 圧縮アミノ酸を利用した二段階のシード探索によるメタゲノム配列相同性検索の改良

    高畠和輝, 伊澤和輝, 秋川元宏, 大上雅史, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2020 ( BIO-61 )   2020年

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  • 共通な部分構造の再利用による高速なタンパク質リガンドドッキング手法の開発

    久保田陸人, 柳澤渓甫, 吉川寧, 大上雅史, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2020 ( BIO-61 )   2020年

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  • Megadock-Web: An Integrated Database of High-Throughput Structure-Based Protein-Protein Interaction Predictions

    Masahito Ohue, Takanori Hayashi, Yuri Matsuzaki, Keisuke Yanagisawa, Yutaka Akiyama

    BIOPHYSICAL JOURNAL   116 ( 3 )   563A - 563A   2019年2月

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

    DOI: 10.1016/j.bpj.2018.11.3026

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  • 代表タンパク質構造群との構造アラインメントスコアプロファイルに基づくタンパク質間相互作用予測の高速化

    林孝紀, 大上雅史, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2019 ( BIO-57 )   2019年

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  • クローズアップ実験法 311 タンパク質間相互作用と複合体構造の予測結果を検索できるウェブサイト「MEGADOCK-Web」

    大上雅史, 林孝紀, 秋山泰

    実験医学   37 ( 9 )   2019年

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  • マルチドメインタンパク質の相互作用残基ペア予測を用いた立体構造予測手法の改良

    松野駿平, 松野駿平, 大上雅史, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2019 ( MPS-123 )   2019年

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  • タンパク質分子の柔軟性を考慮した新規ドッキングゲーム

    飯野, 翼, 大上, 雅史, 秋山, 泰, 清水, 佳奈

    第80回全国大会講演論文集   2018 ( 1 )   931 - 932   2018年3月

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    記述言語:日本語  

    タンパク質の複合体構造を予測するドッキングシミュレーションは創薬において重要な役割を果たす.タンパク質は複合体を形成する際に立体構造の一部が変化することが知られているが,ドッキングシミュレーションの際にそのような分子の柔軟性を考慮すると,候補構造の探索空間が膨大になる問題があった.そこで本研究ではゲーミフィケーションにより,探索の効率化を実現する方法を提案する.具体的には,生物物理学の知識を持たないユーザーであっても,直感的に分子表面の側鎖を動かしてより良いドッキング状態を形成可能な仕組みを備えたゲームソフトを実装し,多数のプレイヤーを競わせることで高い精度で複合体構造を予測する.本研究の利用により,計算機が自動で探索を行う旧来の手法と比較して,高精度の予測を短時間で達成できることが期待できる.

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  • 複数のLasso回帰解に基づく解釈性の良い予測モデルを目指した環状ペプチド医薬品の体内安定性予測

    多治見隆志, 和久井直樹, 大上雅史, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2018 ( MPS-118 )   2018年

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  • クラウド上の分散GPU環境におけるタンパク質間相互作用予測計算フレームワークの開発

    山本悠生, 大上雅史, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2018 ( BIO-53 )   2018年

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  • ミトコンドリアに関連したヒトタンパク質間相互作用予測データベースMEGADOCK-Web-Mitoの開発

    渡辺紘生, 渡辺紘生, 林孝紀, 大上雅史, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2018 ( MPS-118 )   2018年

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  • 共通な部分構造の再利用アルゴリズムを用いたタンパク質リガンドドッキング手法の開発

    久保田陸人, 久保田陸人, 柳澤渓甫, 大上雅史, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2018 ( MPS-118 )   2018年

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  • 高速相同性解析ツールGHOSTXを用いた口腔内メタゲノム解析 (ニューロコンピューティング)

    山澤 まりな, 伊澤 和輝, 大上 雅史, 石田 貴士, 石原 和幸, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   117 ( 109 )   209 - 215   2017年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • 高速相同性解析ツールGHOSTXを用いた口腔内メタゲノム解析 (情報論的学習理論と機械学習)

    山澤 まりな, 伊澤 和輝, 大上 雅史, 石田 貴士, 石原 和幸, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   117 ( 110 )   155 - 161   2017年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • 歯周病の発症要因の特定に向けた口腔内細菌叢解析 (ニューロコンピューティング)

    伊澤 和輝, 山澤 まりな, 大上 雅史, 石田 貴士, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   117 ( 109 )   203 - 208   2017年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • 歯周病の発症要因の特定に向けた口腔内細菌叢解析 (情報論的学習理論と機械学習)

    伊澤 和輝, 山澤 まりな, 大上 雅史, 石田 貴士, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   117 ( 110 )   149 - 154   2017年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • Cloud Computing for All-To-All Protein-Protein Docking on Azure HPC

    Masahito Ohue, Yuki Yamamoto, Takanori Hayashi, Yuri Matsuzaki, Yutaka Akiyama

    BIOPHYSICAL JOURNAL   112 ( 3 )   451A - 451A   2017年2月

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

    DOI: 10.1016/j.bpj.2016.11.2418

    Web of Science

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  • 標的タンパク質の立体構造を用いたリガンド候補化合物の上限サイズの推定による化合物フィルタリング

    柳澤渓甫, 大上雅史, 石田貴士, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2017 ( BIO-49 )   2017年

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  • Microsoft Azure上でのタンパク質間相互作用予測システムの並列計算と性能評価

    大上雅史, 山本悠生, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2017 ( BIO-49 )   2017年

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  • フラグメント伸長型化合物ドッキング計算のための重み付きオフラインキャッシュ問題の厳密解アルゴリズム

    柳澤渓甫, 小峰駿汰, 久保田陸人, 大上雅史, 秋山泰

    電子情報通信学会技術研究報告   117 ( 109(NC2017 5-19) )   2017年

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  • コンテナ型仮想化による分散計算環境におけるタンパク質間相互作用予測システムの性能評価

    青山健人, 山本悠生, 大上雅史, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2017 ( BIO-49 )   2017年

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  • タンパク質間相互作用予測統合データベースMEGADOCK-WEBの改良とクラウド計算環境との連携

    林孝紀, 山本悠生, 松崎由理, 大上雅史, 秋山泰

    電子情報通信学会技術研究報告   117 ( 109(NC2017 5-19) )   2017年

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  • SHAKE法に着目した分子動力学ソフトウェアmyPresto/OmegageneのCPU・GPU混在環境における高速化 (ニューロコンピューティング)

    後藤 公太, 笠原 浩太, 大上 雅史, 中村 春木, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   116 ( 120 )   91 - 97   2016年7月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • 活性値情報のグループ化とランク学習による化合物スクリーニング (ニューロコンピューティング)

    鈴木 翔吾, 大上 雅史, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   116 ( 120 )   145 - 151   2016年7月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • フラグメント分割に基づく超高速化合物プレスクリーニング手法ESPRESSO (ニューロコンピューティング)

    柳澤 渓甫, 小峰 駿汰, 鈴木 翔吾, 大上 雅史, 石田 貴士, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   116 ( 120 )   99 - 105   2016年7月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • Analysis of Physico-Chemical Properties of Protein Docking Decoys Generated by Rigid-Body Docking

    Nobuyuki Uchikoga, Yuri Matsuzaki, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    BIOPHYSICAL JOURNAL   110 ( 3 )   327A - 327A   2016年2月

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

    DOI: 10.1016/j.bpj.2015.11.1759

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  • タンパク質間相互作用予測結果データベース及び表示系の構築

    長澤一輝, 松崎由理, 大上雅史, 秋山泰, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2016 ( BIO-45 )   2016年

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  • 活性値情報のグループ化とランク学習による化合物スクリーニング

    鈴木翔吾, 鈴木翔吾, 大上雅史, 秋山泰

    電子情報通信学会技術研究報告   116 ( 120(NC2016 6-15) )   2016年

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  • Analysis of Amino Acid Properties in Interaction Surfaces of Decoys Generated by Re-Docking Scheme

    Nobuyuki Uchikoga, Yuri Matsuzaki, Masahito Ohue, Takatsugu Hirokawa, Yutaka Akiyama

    BIOPHYSICAL JOURNAL   108 ( 2 )   472A - 472A   2015年1月

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

    DOI: 10.1016/j.bpj.2014.11.2579

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  • 既知の活性/非活性化合物のドッキング解析によるバーチャルスクリーニングに適したタンパク質立体構造モデルの選択

    和久井直樹, 和久井直樹, 大上雅史, 千葉峻太朗, 石田貴士, 石田貴士, 岩崎博史, 岩崎博史, 秋山泰, 秋山泰

    電子情報通信学会技術研究報告   115 ( 112(IBISML2015 1-26) )   2015年

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  • SVMとDeep Learningに基づくヒトc-Yesキナーゼ阻害化合物の予測

    鈴木翔吾, 鈴木翔吾, 柳澤渓甫, 柳澤渓甫, 大上雅史, 石田貴士, 石田貴士, 秋山泰, 秋山泰

    電子情報通信学会技術研究報告   115 ( 112(IBISML2015 1-26) )   2015年

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  • 大規模GPUクラスタによるタンパク質ドッキング計算システム (ニューロコンピューティング)

    大上 雅史, 下田 雄大, 松崎 由理, 石田 貴士, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 104 )   173 - 176   2014年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    タンパク質ドッキング計算は通常2つのタンパク質の複合体構造を予測する手法であるが,3体以上のドッキング計算やタンパク質間相互作用ネットワークの解析などに応用可能性を持つ.一方でこれらの応用を実現するためには膨大な回数のドッキング計算を要するため,多大な計算リソースと,またそれを充分に活用することのできるシステムの開発が求められていた.本発表ではGPUクラスタ上で並列計算が実行可能なタンパク質ドッキング計算システムであるMEGADOCK 4.0を紹介する.本システムの並列性能を,ノードあたり12CPUコアと3GPUを備えたTSUBAME 2.5スーパーコンピュータで測定し,35ノード実行に対する420ノード実行時の強スケーリング値0.98を達成した.また,100万件のタンパク質ドッキング計算が,420ノードの利用によって約半日で完了することを確認した.

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  • 大規模GPUクラスタによるタンパク質ドッキング計算システム (情報論的学習理論と機械学習)

    大上 雅史, 下田 雄大, 松崎 由理, 石田 貴士, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 105 )   173 - 176   2014年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    タンパク質ドッキング計算は通常2つのタンパク質の複合体構造を予測する手法であるが,3体以上のドッキング計算やタンパク質間相互作用ネットワークの解析などに応用可能性を持つ.一方でこれらの応用を実現するためには膨大な回数のドッキング計算を要するため,多大な計算リソースと,またそれを充分に活用することのできるシステムの開発が求められていた.本発表ではGPUクラスタ上で並列計算が実行可能なタンパク質ドッキング計算システムであるMEGADOCK 4.0を紹介する.本システムの並列性能を,ノードあたり12CPUコアと3GPUを備えたTSUBAME 2.5スーパーコンピュータで測定し,35ノード実行に対する420ノード実行時の強スケーリング値0.98を達成した.また,100万件のタンパク質ドッキング計算が,420ノードの利用によって約半日で完了することを確認した.

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  • 大規模GPUクラスタによるタンパク質ドッキング計算システム

    大上 雅史, 下田 雄大, 松崎 由理, 石田 貴士, 秋山 泰

    研究報告バイオ情報学(BIO)   2014 ( 32 )   1 - 4   2014年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人情報処理学会  

    タンパク質ドッキング計算は通常 2 つのタンパク質の複合体構造を予測する手法であるが,3 体以上のドッキング計算やタンパク質間相互作用ネットワークの解析などに応用可能性を持つ.一方でこれらの応用を実現するためには膨大な回数のドッキング計算を要するため,多大な計算リソースと,またそれを充分に活用することのできるシステムの開発が求められていた.本発表では GPU クラスタ上で並列計算が実行可能なタンパク質ドッキング計算システムである MEGADOCK 4.0 を紹介する.本システムの並列性能を,ノードあたり 12CPU コアと 3GPU を備えた TSUBAME 2.5 スーパーコンピュータで測定し,35 ノード実行に対する 420 ノード実行時の強スケーリング値 0.98 を達成した.また,100 万件のタンパク質ドッキング計算が,420 ノードの利用によって約半日で完了することを確認した.The application of protein-protein docking to the large-scale interactome analysis, the treatment of protein flexibility or multiple protein-protein docking problem are current challenges in structural bioinformatics that require huge computing resource. In this work we present MEGADOCK 4.0, an FFT-based docking software which makes extensive use of recent GPU supercomputers and show the powerful scalable performance of over 97% strong scaling with TSUBAME 2.5 supercomputing system. In addition, a million protein-protein docking jobs can be calculated about a half day by using 420 nodes of TSUBAME 2.5.

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  • Re-Docking Scheme to Explore Docking Search Space by using Interaction Profiles

    Nobuyuki Uchikoga, Yuri Matsuzaki, Masahito Ohue, Takatsugu Hirokawa, Yutaka Akiyama

    BIOPHYSICAL JOURNAL   106 ( 2 )   410A - 410A   2014年1月

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

    DOI: 10.1016/j.bpj.2013.11.2310

    Web of Science

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  • 大規模GPUクラスタによるタンパク質ドッキング計算システム

    大上雅史, 大上雅史, 下田雄大, 松崎由理, 石田貴士, 秋山泰, 秋山泰

    電子情報通信学会技術研究報告   114 ( 104(NC2014 1-16) )   2014年

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  • MEGADOCK:構造ドッキング計算を用いたタンパク質間相互作用の大規模予測

    大上雅史, 松崎由理, 内古閑伸之, 石田貴士, 秋山泰

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   13th   63   2013年5月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • MEGADOCKを用いたタンパク質間相互作用予測のヒトアポトーシスパスウェイ解析への応用

    大上雅史, 大上雅史, 松崎由理, 石田貴士, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(CD-ROM)   2012 ( 5 )   2013年

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  • 構造情報に基づくタンパク質間相互作用ネットワーク予測精度の改善

    山本 航平, 大上 雅史, 石田 貴士, 秋山 泰

    研究報告数理モデル化と問題解決(MPS)   2012 ( 14 )   1 - 7   2012年11月

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    記述言語:日本語  

    我々はタンパク質間相互作用ネットワークを予測することを目的としてタンパク質間ドッキング計算に基づいたタンパク質間相互作用予測手法を開発している.従来相互作用予測を行う際は,予測対象のタンパク質ペアの情報のみを用いて相互作用評価値の計算を行っていたが,本研究ではよりネットワーク予測に適した手法として,対象ペアが,他の相互作用候補ペアと比べてどの程度相互作用し得るかを相対的に評価することで予測精度を向上させることに成功した.We have developed a method to predict protein-protein interaction based on docking calculation for getting information of protein-protein interaction networks. In this study, we propose a new method to predict a protein-protein interaction network. Our proposed method uses not only the docking results of a pair but also the results of the other protein pairs including a protein of the target pair. With the new method, we succeeded to improve the accuracy of the prediction of protein-protein interaction networks.

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  • 構造情報に基づくタンパク質間相互作用ネットワーク予測精度の改善

    山本 航平, 大上 雅史, 石田 貴士, 秋山 泰

    研究報告バイオ情報学(BIO)   2012 ( 14 )   1 - 7   2012年11月

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    記述言語:日本語  

    我々はタンパク質間相互作用ネットワークを予測することを目的としてタンパク質間ドッキング計算に基づいたタンパク質間相互作用予測手法を開発している.従来相互作用予測を行う際は,予測対象のタンパク質ペアの情報のみを用いて相互作用評価値の計算を行っていたが,本研究ではよりネットワーク予測に適した手法として,対象ペアが,他の相互作用候補ペアと比べてどの程度相互作用し得るかを相対的に評価することで予測精度を向上させることに成功した.We have developed a method to predict protein-protein interaction based on docking calculation for getting information of protein-protein interaction networks. In this study, we propose a new method to predict a protein-protein interaction network. Our proposed method uses not only the docking results of a pair but also the results of the other protein pairs including a protein of the target pair. With the new method, we succeeded to improve the accuracy of the prediction of protein-protein interaction networks.

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  • 簡易疎水性相互作用モデルによるタンパク質間ドッキング予測の高精度化

    大上 雅史, 石田 貴士, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング   112 ( 108 )   109 - 111   2012年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    タンパク質間ドッキング予測ソフトウェアMEGADOCKでは,従来は形状相補性と静電相互作用の2つの効果を評価関数としていたが,本研究では新たにAtomic Contact Energyによる疎水性相互作用モデルを提案し,MEGADOCKに追加した.MEGADOCKなどのFFTを用いて計算されるグリッドベースのドッキング予測では,通常3つの効果を計算するために2回以上の相関関数計算を要するが,提案手法ではレセプターのみを考慮する新しい簡易型スコア関数によって,3つの効果を1回のFFT計算で同時に計算することが可能となり,高速性を損なわずに精度を向上させることに成功した.

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  • タンパク質間相互作用予測における可視化手法の開発および予測精度の改善(一般講演(バイオ情報学),機械学習によるバイオデータマインニング,一般)

    山本 航平, 大上 雅史, 内古閑 伸之, 松崎 由理, 石田 貴士, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング   111 ( 96 )   177 - 183   2011年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    タンパク質の構造情報を利用したタンパク質間相互作用(Protein-Protein Interaction, PPI)予測を行うために,我々はタンパク質ドッキング計算に基づくPPI予測手法の開発を行ってきた.本研究ではタンパク質ドッキング計算によって得られた複合体候補構造群について,それらがどのように3次元空間上で分布しているかを可視化する手法と,タンパク質の各残基の相互作用している傾向を可視化する手法の2種類を開発した。また,可視化結果から得た知見をもとに,相互作用予測結果から,本来は相互作用しないのに&quot;相互作用する&quot;と判定された結果を識別する評価値を導入し,それを利用したPPI予測精度の改善手法を開発した.

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  • ドッキング計算に基づく網羅的タンパク質-RNA間相互作用予測(一般講演(バイオ情報学),機械学習によるバイオデータマインニング,一般)

    大上 雅史, 松崎 由理, 内古閑 伸之, 石田 貴士, 秋山 泰

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング   111 ( 96 )   169 - 176   2011年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    タンパク質-RNA間相互作用(protein-RNA interaction, PRI)は,細胞システムの理解に重要であり,複数のタンパク質とRNAの相互作用関係を網羅的に予測する手法の確立が求められている.我々は立体構造情報を用いたタンパク質問相互作用予測システムMEGADOCKを開発してきたが,本研究ではMEGADOCKに対してCHARMM27核酸原子パラメータを導入することで,RNA立体構造を扱えるように拡張した.Protein Data Bankより選出した78のRNA結合タンパク質による78×78件の網羅的PRI予測を行い,元の構造に相当する78ペアを正例,その他の6,006ペアを負例として評価を行った結果,F値0.465での予測に成功した.

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  • 立体構造情報を用いたドッキング計算による大規模タンパク質-RNA間相互作用予測手法

    大上雅史, 松崎由理, 秋山泰

    第73回全国大会講演論文集   2011 ( 1 )   711 - 712   2011年3月

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    記述言語:日本語  

    タンパク質-RNA間相互作用は遺伝子発現調節などのシステム的理解に重要であり,その予測は生命情報科学の大きな課題である.我々はタンパク質の立体構造情報を用いたタンパク質間相互作用ネットワークの予測に取り組んできたが,本研究ではRNA結合タンパク質に着目し,従来タンパク質同士の計算に用いられていた高速ドッキング計算手法をRNAも扱えるように拡張した.また,本手法によって大量の複合体候補構造を生成し,それらの結合エネルギーに基づくリランキングを用いたタンパク質-RNA間相互作用予測手法を提案する.Protein Data Bankに含まれるRNA結合タンパク質78例を用いた78×78通りの網羅的予測に本手法を適用した結果,F値0.52での予測に成功した.

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  • タンパク質とRNAの立体構造に基づいた網羅的計算による相互作用予測

    大上雅史, 松崎由理, 内古閑伸之, 石田貴士, 秋山泰

    ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム論文集   2011   56 - 56   2011年1月

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    記述言語:日本語  

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  • タンパク質ドッキング計算結果の可視化とその解析

    山本航平, 大上雅史, 松崎由理, 石田貴士, 秋山泰, 秋山泰

    情報処理学会全国大会講演論文集   73rd ( 4 )   2011年

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  • Exhaustive protein-protein interaction network prediction by using MEGADOCK

    Akiyama, Y, Matsuzaki, Y, Uchikoga, N, Ohue, M

    Biosupercomputing Newsletter   3   p.8   2010年12月

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  • MEGADOCKによるタンパク質間相互作用予測~システム生物学への応用~

    松崎由理, 大上雅史, 内古閑伸之, 石田貴士, 秋山泰

    Tsubame e-Sci J   2 ( 2 )   (JA)14-18,(EN)34-37 - 18   2010年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:東京工業大学学術国際情報センター  

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  • MEGADOCK:立体構造情報からの網羅的タンパク質間相互作用予測とそのシステム生物学への応用

    大上 雅史, 松崎 由理, 松崎 裕介, 佐藤 智之, 秋山 泰

    情報処理学会論文誌数理モデル化と応用(TOM)   3 ( 3 )   91 - 106   2010年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:情報処理学会  

    タンパク質間相互作用 (Protein-Protein Interaction,PPI) に関するネットワークの解明は,細胞システムの理解や構造ベース創薬に重要な課題であり,網羅的 PPI 予測手法の確立が求められている.タンパク質立体構造データ群から網羅的に相互作用の可能性を予測するために,我々は立体形状の相補性と物理化学的性質に基づくタンパク質ドッキングの手法を研究してきた.本研究のプロジェクトの一環として新たに開発した MEGADOCK システムは,高速なドッキング計算を行うための様々な工夫を取り入れており,なかでも rPSC スコアと呼ぶスコア関数は,既存ツールの ZDOCK と比べて同等の精度を維持しながらも約 4 倍の速度向上を実現し,網羅的計算を現実のものとした.本論文では MEGADOCK システムの構成および計算モデルについて述べる.ベンチマークデータセットに適用した結果,従来手法を大きく上回る最大 F 値 0.415 を得た.さらにシステム生物学の典型的な問題の 1 つである細菌走化性シグナル伝達系のタンパク質群に MEGADOCK を応用した.その結果,既知の相互作用の再現をベンチマークデータと同等の精度 (F 値 0.436) で行うことに成功し,かつ生物学的に相互作用の可能性が高い組合せであるにもかかわらず,現在までに報告されていないものとして,CheY タンパク質と CheD タンパク質の相互作用の可能性を示唆した.The elucidation of the protein-protein interaction (PPI) network is an important problem in the understanding of the cellular system and structure-based drug design. An effective way to conduct exhaustive PPI screening is one of the computational solutions for this problem. To predict all-to-all PPI from protein structures, we have been studying the protein docking approach based on the physico-chemical properties and shape complementarity. To realize these procedures that require huge number of protein dockings, we have developed high-speed protein-protein docking software "MEGADOCK" that reduces calculation time needed for docking by using several techniques that include a novel scoring function called rPSC. MEGADOCK was shown to be capable of exhaustive PPI screening by making docking calculation four times faster than conventional docking software, ZDOCK, while keeping almost the same level of accuracy in docking predictions. Here we describe an architecture and calculation model of MEGADOCK. We yielded F-measure value of 0.415 which substantially higher than previous studies when our PPI prediction system was applied to a general benchmark data. The same prediction system was applied to bacterial chemotaxis pathway, which is a typical basic problem in systems biology, and obtained the same level of accuracy (F-measure value of 0.436) with the benchmark dataset. We also found some interactions such as CheY--CheD among "False-Positives" that were worthy of further analysis.

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    その他リンク: http://id.nii.ac.jp/1001/00070731/

  • MEGADOCK:立体構造情報からの網羅的タンパク質間相互作用予測とそのシステム生物学への応用

    大上 雅史, 松崎 由理, 松崎 裕介, 佐藤 智之, 秋山 泰

    研究報告数理モデル化と問題解決(MPS)   2010 ( 3 )   1 - 9   2010年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:情報処理学会  

    タンパク質立体構造データ群から網羅的にタンパク質間相互作用 (PPI) の可能性を予測するために,我々は立体形状の相補性と物理化学的性質に基づくタンパク質ドッキングの手法を研究してきた.本研究のプロジェクトの一環として新たに開発した MEGADOCK システムは,高速なドッキング計算を行うための様々な工夫を取り入れており,中でも rPSC スコアと呼ぶスコア関数は,既存ツールの ZDOCK と比べて同等の精度を維持しながらも約 4 倍の速度向上を実現し,網羅的計算を現実のものとした.本論文では MEGADOCK システムの構成および計算モデルについて述べる.ベンチマークデータセットに適用した結果,従来手法を大きく上回る最大 F 値 0.415 を得た.さらにシステム生物学の典型的な問題の 1 つである細菌走化性シグナル伝達系のタンパク質群に MEGADOCK を応用した結果,既知の相互作用の再現をベンチマークデータと同等の精度 (F 値 0.436) で行うことに成功し,かつ生物学的に相互作用の可能性が高い組み合わせであるにも関わらず,現在までに報告されていない CheY タンパク質と CheD タンパク質の相互作用の可能性を示唆した.An effective way to conduct exhaustive Protein-Protein Interaction (PPI) screening is one of the computational solutions for this problem. To predict all-to- all PPI from protein structures, we have been studying the protein docking approach based on the physico-chemical properties and shape complementarity. To make these procedures that require huge number of protein dockings, we have developed high-speed protein-protein docking software "MEGADOCK" that reduces calculation time needed for docking by using several techniques that include a novel scoring function called rPSC. MEGADOCK was shown to be capable of exhaustive PPI screening by making docking calculation four times faster than conventional docking software, ZDOCK, while keeping almost the same level of accuracy in docking predictions. Here we describe an architecture and calculation model of MEGADOCK. We yielded F-measure value of 0.415 which substantially higher than previous studies when our PPI prediction system was applied to a general benchmark data. The same prediction system was applied to bacterial chemotaxis pathway, which is a typical basic problem in systems biology, and obtained the same level of accuracy (F-measure value of 0.436) with the benchmark dataset. We also found some interactions such as CheY-CheD among "False-Positives" that were worthy of further analysis.

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    その他リンク: http://id.nii.ac.jp/1001/00069426/

  • リランキングを用いたタンパク質ドッキングの精度向上と網羅的タンパク質間相互作用予測への応用

    大上 雅史, 松崎 裕介, 松崎 由理, 佐藤 智之, 秋山 泰

    研究報告バイオ情報学(BIO)   2010 ( 3 )   1 - 8   2010年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:情報処理学会  

    タンパク質間相互作用 (Protein-Protein Interaction : PPI) ネットワークの解明は細胞システムの理解や構造ベース創薬に重要な課題であり,網羅的 PPI 予測手法の確立が求められている.タンパク質立体構造群から網羅的に相互作用を予測するために,我々は立体形状の相補性と物理化学的性質に基づくタンパク質ドッキングの手法を研究してきた.本研究ではドッキング予測構造の持つエネルギー値によるリランキングを行い,ドッキング予測精度を向上させ,その技法を 44×44 のタンパク質相互作用の総当たり解析に応用して性能を評価した.その結果,従来よりも高精度な網羅的相互作用予測が可能になったことを示す.The elucidation of the protein-protein interaction (PPI) network is an important problem in the understanding of the cellular system and structure-based drug design. To predict all-to-all PPI from protein structures, we have been studying the protein docking approach based on the physical/chemical properties and shape complementarity. In this study, we employ a re-ranking method at the docking structure ranking stage based on energy values of decoys and have succeeded to improve the accuracy of docking prediction. In addition, we applied the proposed method to predict PPIs in an all-to-all fashion. As a result of application to 44×44 all-to-all PPI analysis, we obtained an improved performance than previous methods.

    CiNii Books

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    その他リンク: http://id.nii.ac.jp/1001/00068042/

  • MEGADOCK:立体構造情報からの網羅的タンパク質間相互作用予測とそのシステム生物学への応用

    大上雅史, 松崎由理, 松崎裕介, 佐藤智之, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(CD-ROM)   2010 ( 1 )   2010年

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  • リランキングを用いたタンパク質ドッキングの精度向上と網羅的タンパク質間相互作用予測への応用

    大上雅史, 松崎裕介, 松崎由理, 佐藤智之, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(CD-ROM)   2009 ( 6 )   2010年

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  • タンパク質の特性に基づくunboundドッキングのための剛体予測手法の改良

    松崎裕介, 大上雅史, 松崎由理, 佐藤智之, 関嶋政和, 関嶋政和, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(CD-ROM)   2009 ( 6 )   2010年

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  • 物理化学的相互作用の導入による網羅的タンパク質間相互作用予測システムの高精度化 (ニューロコンピューティング)

    大上 雅史, 松崎 裕介, 松崎 由理

    電子情報通信学会技術研究報告   109 ( 53 )   69 - 76   2009年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • 物理化学的相互作用の導入による網羅的タンパク質間相互作用予測システムの高精度化

    大上 雅史, 松崎 裕介, 松崎 由理, 佐藤 智之, 秋山 泰

    研究報告バイオ情報学(BIO)   2009 ( 11 )   1 - 8   2009年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:情報処理学会  

    タンパク質間相互作用 (Protein-Protein Interaction : PPI) ネットワークの解明は細胞システムの理解や構造ベース創薬に重要な課題であり,網羅的 PPI 解析法の確立が求められている.我々は網羅的タンパク質ドッキングシステム "MEGADOCK" を開発してきたが,その予測精度は充分ではなく,改善が望まれていた.本稿では,実数のみで表わされる新たな形状相補性モデルである rPSC (real Pairwise Shape Complementarity) を提案し,さらに静電的相互作用を組み合わせることで,計算時間の大幅な増加を招くことなく精度の向上に成功したことを示す.The elucidation of the protein-protein interaction (PPI) network is an important problem in the understanding of the cellular system and structure-based drug design. The establishment of the all-to-all PPI analytical method is also a highly demanded task. We developed an all-to-all protein docking system "MEGADOCK" for this purpose. In this study, we propose a new shape complementarity model rPSC (real Pairwise Shape Complementarity) to improve prediction of MEGADOCK. We also added electrostatic interaction to the imaginary term of the scoring function. We successfully improved the precision without causing large increase of calculation time.

    CiNii Books

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    その他リンク: http://id.nii.ac.jp/1001/00062131/

  • 網羅的タンパク質間相互作用予測システムにおける判別精度の改良

    大上雅史, 松崎裕介, 松崎由理, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(CD-ROM)   2009 ( 3 )   2009年

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講演・口頭発表等

  • MEGADOCK-GPU: Acceleration of Protein-Protein Docking Calculation on GPUs 国際会議

    Takehiro Shimoda, Takashi Ishida, Shuji Suzuki, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama

    ACM Conference on Bioinformatics, Computational Biology and Biomedicine 2013 (ACM-BCB 2013), 2nd International Workshop on Parallel and Cloud-based Bioinformatics and Biomedicine (ParBio2013)  2013年9月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • The MEGADOCK project: Ultra-high-performance protein-protein interaction prediction tools on supercomputing environments 国際会議

    Takehiro Shimoda, Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Takayuki Fujiwara, Nobuyuki Uchikoga, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    ACM Conference on Bioinformatics, Computatioal Biology and Biomedical Informatics (ACM-BCB2013)  2013年9月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • 簡易疎水性相互作用モデルによるタンパク質間ドッキング予測の高精度化

    大上 雅史, 石田 貴士, 秋山 泰

    情報処理学会第29回バイオ情報学研究会  2012年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • MEGADOCK: An all-to-all protein-protein interaction prediction system based on tertiary structures information 招待 国際会議

    Masahito Ohue

    IIT Madras-Tokyo Tech Joint Workshop on Bioinformatics and Large Scale Data Analysis  2011年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • MEGADOCKを用いたタンパク質間相互作用予測のヒトアポトーシスパスウェイ解析への応用

    大上 雅史, 松崎 由理, 石田 貴士, 秋山 泰

    情報処理学会第32回バイオ情報学研究会  2012年12月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Improvement of the Protein-Protein Docking Prediction by Introducing a Simple Hydrophobic Interaction Model: an Application to Interaction Pathway Analysis 国際会議

    Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    Pattern Recognition in Bioinformatics (PRIB2012)  2012年11月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Development of a Protein-RNA Interaction Prediction Method Based on a Docking Calculation

    Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Yutaka Akiyama

    日本バイオインフォマティクス学会年会 (JSBi2010)  2010年12月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • In silico prediction of PPI network with structure-based all-to-all docking 国際会議

    Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Yusuke Matsuzaki, Toshiyuki Sato, Yutaka Akiyama

    InCoB2010 - the 9th International Conference on Bioinformatics  2010年9月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Highly precise protein-protein interaction prediction by integrating template-based and template-free protein docking

    Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Takehiro Shimoda, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    The 2013 Annual Conference of the Japanese Society for Bioinformatics (JSBi2013)  2013年11月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Highly Precise Protein-Protein Interaction Prediction Based on Consensus Between Template-Based and de Novo Docking Methods 国際会議

    Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Takehiro Shimoda, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    Great Lakes Bioinformatics Conference 2013  2013年5月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Protein-protein interaction prediction based on rigid-body docking with ultra-high-performance computing technique: applications to affinity prediction on CAPRI round 21 and interactome analyses 国際会議

    Masahito Ohue, Yuri Matsuzaki, Nobuyuki Uchikoga, Kohei Yamamoto, Takayuki Fujiwara, Takehiro Shimoda, Toshiyuki Sato, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama

    CAPRI 2013 5th Evaluation Meeting  2013年4月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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産業財産権

  • 情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、及び情報処理システム

    秋山 泰, 大上 雅史, 柳澤 渓甫, 吉川 寧

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    出願人:アヘッド・バイオコンピューティング株式会社

    出願番号:特願2022-108668  出願日:2022年7月

    公開番号:特開2022-137148  公開日:2022年9月

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  • 予測装置、学習済みモデルの生成装置、予測方法、学習済みモデルの生成方法、予測プログラム、及び学習済みモデルの生成プログラム

    秋山 泰, 大上 雅史, 柳澤 渓甫, 吉川 寧, 李 佳男

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    出願人:国立大学法人東京工業大学

    出願番号:特願2021-035648  出願日:2021年3月

    公開番号:特開2022-135688  公開日:2022年9月

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  • 予測装置、学習済みモデルの生成装置、予測方法、学習済みモデルの生成方法、予測プログラム、及び学習済みモデルの生成プログラム

    秋山 泰, 大上 雅史, 柳澤 渓甫, 吉川 寧, 李 佳男

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    出願人:国立大学法人東京工業大学

    出願番号:特願2021-035648  出願日:2021年3月

    特許番号/登録番号:特許第7057004号  登録日:2022年4月 

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  • 予測装置、学習済みモデルの生成装置、予測方法、学習済みモデルの生成方法、予測プログラム、及び学習済みモデルの生成プログラム

    秋山 泰, 大上 雅史, 柳澤 渓甫, 吉川 寧, 杉田 昌岳, 藤江 拓哉, 杉山 聡, 村田 翔太朗

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    出願人:国立大学法人東京工業大学

    出願番号:特願2021-031234  出願日:2021年2月

    公開番号:特開2022-131959  公開日:2022年9月

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  • 予測装置、学習済みモデルの生成装置、予測方法、学習済みモデルの生成方法、予測プログラム、及び学習済みモデルの生成プログラム

    秋山 泰, 大上 雅史, 柳澤 渓甫, 吉川 寧, 杉田 昌岳, 藤江 拓哉, 杉山 聡, 村田 翔太朗

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    出願人:国立大学法人東京工業大学

    出願番号:特願2021-031234  出願日:2021年2月

    特許番号/登録番号:特許第7057003号  登録日:2022年4月 

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  • 情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、及び情報処理システム

    秋山 泰, 大上 雅史, 柳澤 渓甫, 吉川 寧

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    出願人:国立大学法人東京工業大学

    出願番号:特願2021-023750  出願日:2021年2月

    公開番号:特開2022-078924  公開日:2022年5月

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  • 情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、及び情報処理システム

    秋山 泰, 大上 雅史, 柳澤 渓甫, 吉川 寧

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    出願人:アヘッド・バイオコンピューティング株式会社

    出願番号:特願2021-023750  出願日:2021年2月

    公開番号:特開2022-078924  公開日:2022年5月

    特許番号/登録番号:特許第7125575号  登録日:2022年8月 

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受賞

  • 「Science Tokyoの星」特別賞【STAR】

    2025年3月   東京科学大学  

    大上雅史

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  • マイクロソフト情報学研究賞

    2024年3月   一般社団法人情報処理学会  

    大上雅史

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  • CBI学会若手奨励賞

    2023年10月   特定非営利活動法人CBI学会  

    大上雅史

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  • 第35回安藤博記念学術奨励賞

    2022年6月   一般財団法人安藤研究所  

    大上雅史

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  • Oxford Journals - JSBi Prize

    2020年10月   日本バイオインフォマティクス学会  

    大上雅史

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  • 平成31年度 科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2019年4月   文部科学省  

    大上雅史

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  • 船井研究奨励賞

    2018年3月   公益財団法人 船井情報科学振興財団  

    大上 雅史

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  • 手島精一記念研究賞(博士論文賞)

    2015年2月  

    大上 雅史

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  • 第4回 日本学術振興会 育志賞

    2014年2月   日本学術振興会  

    大上 雅史

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  • 2021年度(令和3年度)山下記念研究賞

    2022年3月   一般社団法人情報処理学会  

    大上雅史

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  • バイオ情報学研究会優秀プレゼンテーション賞

    2021年4月   一般社団法人情報処理学会  

    大上雅史

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  • 若手招待講演賞

    2018年9月   一般社団法人 日本生物物理学会  

    大上 雅史

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  • 東工大挑戦的研究賞

    2018年8月   東京工業大学  

    大上 雅史

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  • 情報処理学会第73回全国大会学生奨励賞

    2011年3月   情報処理学会  

    大上 雅史

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  • 情報処理学会数理モデル化と問題解決研究会プレゼンテーション賞

    2010年6月   情報処理学会  

    大上 雅史

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  • 2009年情報処理学会バイオ情報学研究会学生奨励賞

    2010年3月   情報処理学会  

    大上 雅史

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  • DEIM2010 第2回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム 学生奨励賞

    2010年3月   日本データベース学会  

    大上 雅史

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  • 電子情報通信学会北陸支部 学生優秀論文発表賞

    2006年9月   電子情報通信学会  

    大上 雅史

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • レパトア解析を利用した新規免疫反応評価法による網羅的免疫センシングの開発

    研究課題/領域番号:25K08401  2025年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    船越 洋平, 薬師神 公和, 大上 雅史

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    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

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  • bRO5化合物の潜在空間構築と応用のための情報科学

    研究課題/領域番号:23H04887  2023年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    大上 雅史

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:60060000円 ( 直接経費:46200000円 、 間接経費:13860000円 )

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  • 天然物が織り成す化合物潜在空間が拓く生物活性分子デザイン

    研究課題/領域番号:23H04880  2023年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    菊地 和也, 榊原 康文, 伊藤 寛晃, 丹羽 節, 荒井 緑, 大森 建, 大上 雅史, 上田 実, 鎌田 真由美, 吉田 稔

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    担当区分:研究分担者 

    配分額:123630000円 ( 直接経費:95100000円 、 間接経費:28530000円 )

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  • スリット膜裏打ち蛋白MAGI-2の機能解析と新規CKD治療薬の開発

    研究課題/領域番号:23H02923  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    淺沼 克彦, 大上 雅史

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    配分額:18590000円 ( 直接経費:14300000円 、 間接経費:4290000円 )

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  • 環状ペプチドの複合体構造データベース構築と分子設計技術の開発

    研究課題/領域番号:23H03496  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    大上 雅史, 山本 一樹

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:18850000円 ( 直接経費:14500000円 、 間接経費:4350000円 )

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  • 環状ペプチドの複合体構造データベース構築と分子設計技術の開発

    研究課題/領域番号:23K28186  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    大上 雅史, 山本 一樹

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    配分額:18850000円 ( 直接経費:14500000円 、 間接経費:4350000円 )

    本研究は、中分子創薬として大きく注目される環状ペプチド創薬の計算技術による加速を目的とし、標的タンパク質への結合能を有する環状ペプチドの計算による設計技術を開発することを目的とする。
    第一年度となる当年度は、既知の環状ペプチドとタンパク質の複合体構造を人手でキュレーションしたデータベースを構築し、これらのデータを活用した環状ペプチドの計算設計に向けた準備を進めた。通常扱われる標準アミノ酸からなる直鎖ペプチドと異なり、環状型であることや、非標準アミノ酸を含むことから、タンパク質立体構造予測AIはそのままでは利用することができない。そのため、まずProtein Data Bankより現状の環状ペプチド-タンパク質複合体の収集を進め、どのような非標準アミノ酸が含まれるか、どのような構造が存在するか、構造が明らかになっている標的タンパク質の種類は広範であるか、などを調査した。その上で、AlphaFold2によるタンパク質-ペプチド複合体予測が環状ペプチドにどの程度適用可能であるかを検証した。これまでに標準アミノ酸のみで構成されたタンパク質-環状ペプチド複合体予測を比較的精度良く行えることを示し、これによりdeep network hallucination法による配列の逆設計が可能であることを示した。さらに、非標準アミノ酸が含まれるケースにおいて、適切な入力配列変換により正解構造に近い予測構造を得る方法を提案した。

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  • スリット膜裏打ち蛋白MAGI-2の機能解析と新規CKD治療薬の開発

    研究課題/領域番号:23K27614  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    淺沼 克彦, 大上 雅史

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    配分額:18590000円 ( 直接経費:14300000円 、 間接経費:4290000円 )

    腎糸球体の構成細胞であるポドサイトのスリット膜裏打ち蛋白であるMAGI-2とDendrinが、生理的条件下で結合していることを見つけている。また、Dendrinは、核移行シグナル(NLS)を持ち、核移行蛋白であるが、MAGI-2が存在すると核移行が抑制されている。病的条件下ではスリット膜複合体が壊れ、MAGI-2の発現が低下し、一部のDendrinはユビキチンリガーゼNedd4-2によりユビキチン化を受けて分解するが、分解を免れたDendrinは、核へと移行し、ポドサイト障害を促進することが今まで我々の検討で判明している。今回、Dendrinの核移行のメカニズムを検討した。免疫沈降法により、Dendrinはimportin-αと結合し、核へ移行していることを見つけた。ポドサイト特異的MAGI-2ノックアウトマウスは、ポドサイト障害を起こし、慢性腎臓病が悪化し、早期に死亡してしまう。このマウスでは、Dendrinは核へ移行しており、ポドサイト障害を促進していると予想された。このポドサイト特異的MAGI-2ノックアウトマウスとDendrinノックアウトマウスを交配しダブルノックアウトマウスを作成すると、ダブルノックアウトマウスでは、生存期間が延長し、Dendrinの核移行がないとポドサイト障害が軽減することがわかった。Dendrinの核移行抑制が、慢性腎臓病の進展抑制のための治療戦略になると考え、imprtin-αの阻害物質であるイベルメクチンを、ネフローゼ症候群・巣状分節性糸球体硬化症モデルますすであるアドリアマイシン腎症マウスに投与したところ、蛋白尿と硬化糸球体数が減少した。さらに、ポドサイト特異的MAGI-2ノックアウトマウスにイベルメクチンを投与したところ、蛋白尿と硬化糸球体数が減少するだけでなく、生存期間が延長した。

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  • マルチモダリティ創薬を拓くインフォマティクス基盤

    研究課題/領域番号:JPMJFR216J  2022年4月 - 2028年

    科学技術振興機構  戦略的な研究開発の推進 創発的研究支援事業 

    大上 雅史

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    担当区分:研究代表者 

    多様化・高難易度化する創薬研究開発の状況を打開するため、本研究は薬のタネとなり得るさまざまな分子の種類(モダリティ)を、統一的な情報技術・手法によって扱うためのインフォマティクス基盤の実現に挑戦します。「マルチモダリティ創薬」という新たな学問分野を開拓し、情報技術の横断化・共通化によって得られる革新的技術により、将来の医薬品産業にブレイクスルーをもたらします。

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  • 野放図なAIを創薬ドメイン知識で使いこなす化合物最適化支援ツール基盤の構築

    研究課題/領域番号:22K12258  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    山本 一樹, 大上 雅史

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

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  • タンパク質間相互作用を標的とする薬剤分子設計技術の開発

    研究課題/領域番号:20H04280  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    大上 雅史, 山本 一樹

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:17680000円 ( 直接経費:13600000円 、 間接経費:4080000円 )

    タンパク質間相互作用 (PPI) を対象としたIT創薬手法の確立は、これまでに治療が叶わなかった疾病の根治や、創薬産業の加速に必須である。PPIを狙う創薬では、①未知のPPIの可能性が網羅的に調べられていないこと、②PPIを標的とする医薬品の計算設計技術がほとんど無いこと、の2点が大きな課題であった。今年度は、未知のPPIを標的とした薬剤分子の設計を可能にする計算技術の研究開発を目的とし、当初の計画に沿ってPPI予測技術の高度化ならびにPPI標的薬の設計指標として適切な指標の構築を行った。
    PPI予測技術の高度化では、既存のMEGADOCKの並列化方式の改良や「富岳」スパコンを使った大規模計算のための実装評価を実施した。PPI標的薬剤の設計指標の構築では、既存の薬剤様指標であるQEDの数理モデルを参考に、PPI阻害化合物データベースであるiPPI-DBの収録化合物を用いたPPI阻害剤様指標QEPPIを新たに開発し、論文のプレプリント原稿をChemRxivに公開した。QEPPIによるPPI阻害化合物のスクリーニング性能はQEDやRule of Four指標を上回ることが確認されている。今後、タンパク質の構造情報からの示唆を加えるための手法の構築を行い、QEPPIと組合せた分子生成手法の開発を目指す。なお、予測された化合物の実験的確認を目的とする事前準備として、今年度はHTRF法によるPD-1/PD-L1 binding assay、MDM2/p53 binding assayのアッセイ系を準備した。

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  • タンパク質を制御するペプチドのデザインAI

    研究課題/領域番号:JPMJAX20A3  2020年4月 - 2022年

    科学技術振興機構  戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 ACT-X 

    大上 雅史

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    担当区分:研究代表者 

    薬の研究開発プロセスは年々複雑化しており、標的タンパク質は高難度のものしか残されていません。本研究では、高難度標的であるタンパク質間相互作用 (PPI) に焦点を当て、PPIを阻害できるペプチド分子をデザインするAI手法を開発します。特にこれまで注目されていなかった界面構造の情報を利用したAIを開発することで、適切なペプチド配列を提示することを目的とします。

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    J-GLOBAL

  • ミトコンドリアを取り巻く未知のインタラクトームの予測と実証

    2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科研費 若手研究 

    大上 雅史

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • ヒューマンコンピュテーションと計算創薬の融合的実装による創薬計算科学の深化

    2018年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科研費 基盤研究(C) 

    山本 一樹

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    資金種別:競争的資金

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  • 大規模分子シミュレーションによるインシリコスクリーニング支援と構造インフォマティクス技術の高度化

    2017年4月 - 2022年3月

    日本医療研究開発機構  創薬等ライフサイエンス研究支援基盤事業 

    関嶋 政和

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    資金種別:競争的資金

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  • 中分子創薬に適した特性を有する環状ペプチド分子設計手法の開発

    2017年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科研費 基盤研究(B) 

    秋山 泰

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    資金種別:競争的資金

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  • CHOKO: Clustering of High thrOughput in silico protein-protein docKing - investigation of hub prOteins

    2017年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会-フランス外務省MAEDI  二国間交流事業 共同研究 SAKURAプログラム 

    大上 雅史

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 中規模ペプチドの構造的相互作用解析基盤技術の開発

    2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科研費 若手研究(B) 

    大上 雅史

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • アミノ酸残基レベルの相互作用プロファイルを用いたタンパク質間相互作用予測法の開発

    2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科研費 基盤研究(C) 

    内古閑 伸之

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    資金種別:競争的資金

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  • タンパク質間相互作用予測に基づく創薬ターゲット探索のための並列計算システム開発

    2014年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科研費(特別研究員奨励費) 

    大上 雅史

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 立体構造情報に基づいた網羅的タンパク質間相互作用予測システムの開発

    2011年4月 - 2014年3月

    日本学術振興会  科研費(特別研究員奨励費) 

    大上 雅史

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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