2026/08/14 更新

写真a

スギタ　マサタケ
杉田　昌岳
SUGITA MASATAKE
所属
情報理工学院 研究員
職名
研究員
ホームページ
http://www.ritsumei.ac.jp/lifescience/bioinfo/kikuchi/index.html
外部リンク

学位

  • 博士 理学 （ 立命館大学 ）

研究キーワード

  • 生物物理学 計算科学 生命情報学 溶液化学 統計力学理論

研究分野

  • ライフサイエンス / 薬系化学、創薬科学

  • ライフサイエンス / 生物物理学

  • ライフサイエンス / 構造生物化学

  • 自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理

  • 情報通信 / 計算科学

  • 情報通信 / 生命、健康、医療情報学

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学歴

  • 立命館大学   理工学研究科   総合理工学専攻

    - 2014年3月

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経歴

  • 東京工業大学   情報理工学院   特任助教

    2021年4月 - 現在

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  • 東京工業大学   情報理工学院   研究員

    2020年1月 - 2021年3月

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  • University of Alberta   The Department of Mechanical Engineering   Invited Assistant Professor

    2018年4月 - 2018年9月

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    国名：カナダ

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  • 立命館大学   生命科学部 生命情報学科   助教

    2015年5月 - 2019年12月

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  • 立命館大学 総合科学技術研究機構 専門研究員

    2014年4月 - 2015年3月

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所属学協会

論文

  • Protocol for Membrane Permeability Prediction of Cyclic Peptides using Descriptors Obtained from Extended Ensemble Molecular Dynamics Simulations and Chemical Structures

    Masatake Sugita, Yudai Noso, Jianan Li, Takuya Fujie, Keisuke Yanagisawa, Yutaka Akiyama

    2025年6月

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    出版者・発行元：Cold Spring Harbor Laboratory  

    ABSTRACT

    Improving membrane permeability is crucial in cyclic peptide drug discovery. Although the approach based on molecular dynamics (MD) simulation is widely used, it is computationally expensive. Alternatively, machine learning can predict membrane permeability at negligible cost, but it requires a larger dataset. There are only 7991 experimental values of membrane permeability available at the newly developed database. Another challenge in predicting membrane permeability using machine learning arises from the unique stable conformation of each cyclic peptide, which is strongly related to membrane permeability but difficult to predict from chemical structure. Therefore, we developed a machine learning protocol using 3D descriptors obtained from MD simulations in addition to 2D descriptors obtained from chemical structure of cyclic peptides, respectively, to generate a universal model with a realistic computational cost. We targeted 252 peptides across four datasets and, to calculate their 3D descriptors, predicted their conformation outside the membrane, at the water/membrane interface, and in the membrane by MD simulations based on the replica exchange with solute tempering/replica exchange umbrella sampling method using 16 replicas. For machine learning, six different algorithms were used, ranging from simple methods such as ridge regression to more sophisticated methods such as XGBoost. The best prediction performance was obtained using XGBoost, with a Pearson’s correlation coefficientR =0.77 and root mean square error (RMSE) = 0.62. The important descriptors included those that describe the hydrophilicity and hydrophobicity of the peptide, conformational differences between inside and outside the membrane, and the degree of freedom of the peptide. We confirm the model’s ability to predict the membrane permeability of peptides that differ in chemical structure from the training data by predicting the external data consisting of 24 peptides and obtainedR= 0.76, RMSE = 1.14. Furthermore, we extracted one of the four datasets of the training data, re-trained the model, and performed the prediction of the permeability coefficients of the extracted dataset. The results showed the model’s generic nature withR =0.61 andRMSE= 0.74, when using position-specific (PS) 3D, and 2D descriptors. In such situations descriptors based on conformations obtained from MD are essential for the prediction.

    DOI： 10.1101/2025.06.18.660352

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

    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）  

    DOI： 10.1145/3673038.3673097

    Scopus

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  • CycPeptMPDB: A Comprehensive Database of Membrane Permeability of Cyclic Peptides. 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

    PubMed

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  • Amide-to-ester substitution as a stable alternative to N-methylation for increasing membrane permeability in cyclic peptides. 国際誌

    Yuki Hosono, Satoshi Uchida, Moe Shinkai, Chad E Townsend, Colin N Kelly, Matthew R Naylor, Hsiau-Wei Lee, Kayoko Kanamitsu, Mayumi Ishii, Ryosuke Ueki, Takumi Ueda, Koh Takeuchi, Masatake Sugita, Yutaka Akiyama, Scott R Lokey, Jumpei Morimoto, Shinsuke Sando

    Nature communications   14 ( 1 )   1416 - 1416   2023年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Naturally occurring peptides with high membrane permeability often have ester bonds on their backbones. However, the impact of amide-to-ester substitutions on the membrane permeability of peptides has not been directly evaluated. Here we report the effect of amide-to-ester substitutions on the membrane permeability and conformational ensemble of cyclic peptides related to membrane permeation. Amide-to-ester substitutions are shown to improve the membrane permeability of dipeptides and a model cyclic hexapeptide. NMR-based conformational analysis and enhanced sampling molecular dynamics simulations suggest that the conformational transition of the cyclic hexapeptide upon membrane permeation is differently influenced by an amide-to-ester substitution and an amide N-methylation. The effect of amide-to-ester substitution on membrane permeability of other cyclic hexapeptides, cyclic octapeptides, and a cyclic nonapeptide is also investigated to examine the scope of the substitution. Appropriate utilization of amide-to-ester substitution based on our results will facilitate the development of membrane-permeable peptides.

    DOI： 10.1038/s41467-023-36978-z

    PubMed

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

    PubMed

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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

    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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    担当区分：筆頭著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：American Chemical Society (ACS)  

    DOI： 10.1021/acs.jcim.1c00380

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  • Differential mode of cholesterol inclusion with 2‐hydroxypropyl‐cyclodextrins increases safety margin in treatment of Niemann‐Pick disease type C 査読 国際誌

    Yusei Yamada, Yoichi Ishitsuka, Yuki Kondo, Shuichi Nakahara, Asami Nishiyama, Toru Takeo, Naomi Nakagata, Keiichi Motoyama, Taishi Higashi, Hidetoshi Arima, Shunsuke Kamei, Tsuyoshi Shuto, Hirofumi Kai, Yuji Hayashino, Masatake Sugita, Takeshi Kikuchi, Fumio Hirata, Toru Miwa, Hiroki Takeda, Yorihisa Orita, Takahiro Seki, Tomoko Ohta, Yuki Kurauchi, Hiroshi Katsuki, Muneaki Matsuo, Katsumi Higaki, Kousaku Ohno, Shirou Matsumoto, Takumi Era, Tetsumi Irie

    British Journal of Pharmacology   178 ( 13 )   2727 - 2746   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：Wiley  

    BACKGROUND AND PURPOSE: Niemann-Pick disease type C (NPC) is a lysosomal storage disorder with disrupted intracellular cholesterol trafficking. A cyclic heptasaccharide, 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD), is a cholesterol solubilizer that is being developed to treat NPC, but its ototoxicity and pulmonary toxicity remain important issues. We have characterized 2-hydroxypropyl-γ-cyclodextrin (HP-γ-CD), a cyclic octasaccharide with a larger cavity than HP-β-CD, as a candidate drug to treat NPC. However, the molecular target of HP-γ-CD with respect to NPC and its potential for clinical application are still unclear. EXPERIMENTAL APPROACH: We investigated the mode of interaction between HP-γ-CD and cholesterol by phase-solubility analysis, proton NMR spectroscopy and molecular dynamics simulations. We then evaluated the therapeutic effects of HP-γ-CD compared with HP-β-CD using cellular and murine NPC models. Mouse auditory and pulmonary function tests were also conducted. KEY RESULTS: HP-γ-CD solely formed a 1:1 inclusion complex with cholesterol with an affinity similar to that of HP-β-CD. In vitro, HP-γ-CD and HP-β-CD amelioration of NPC-related manifestations was almost equivalent at lower concentrations. However, at higher concentrations, the cholesterol inclusion mode of HP-β-CD shifted to the highly soluble 2:1 complex whereas that of HP-γ-CD maintained solely the 1:1 complex. The constant lower cholesterol solubilizing ability of HP-γ-CD conferred it with significantly reduced toxicity compared with HP-β-CD, but equal efficacy in treating a mouse model of NPC. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: HP-γ-CD can serve as a fine-tuned cholesterol solubilizer for the treatment of NPC with a wider safety margin than HP-β-CD in terms of ototoxicity and pulmonary toxicity.

    DOI： 10.1111/bph.15464

    PubMed

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    その他リンク： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1111/bph.15464

  • Computational Screening of a Functional Cyclodextrin Derivative for Suppressing a Side Effect of Doxorubicin 査読 国際誌

    Masatake Sugita, Izumi Kuwano, Taishi Higashi, Keiichi Motoyama, Hidetoshi Arima, Fumio Hirata

    The Journal of Physical Chemistry B   125 ( 9 )   2308 - 2316   2021年3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）   出版者・発行元：American Chemical Society (ACS)  

    The binding affinity of the beta-cyclodextrin (β-CyD) derivatives with Doxorubicin (Dox) is evaluated by means of the 3D-RISM/KH theory combined with the molecular dynamics simulation in order to screen the compounds for suppressing a side-effect of the cancer drug. A protocol revised for the external and conformational entropies of the host-guest system is employed to calculate the binding free energy. It is found that the direct interactions of CyD with Dox and the desolvation free-energies of the both compounds largely cancel out to leave moderate contributions to the affinity, which are comparable to those from the entropies. The results shed light on the entropy terms for determining the binding affinity, although the external-entropy terms are essentially constant over all the compounds examined and do not affect the screening. The theoretical result is compared with the experimental data of the association constant for a CyD derivative which was predicted to be the best compound by the preliminary calculation without the entropy terms.

    DOI： 10.1021/acs.jpcb.1c00373

    PubMed

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  • Molecular Recognition and Self-Organization in Life Phenomena Studied by a Statistical Mechanics of Molecular Liquids, the RISM/3D-RISM Theory 査読

    Masatake Sugita, Itaru Onishi, Masayuki Irisa, Norio Yoshida, Fumio Hirata

    Molecules   26 ( 2 )   271 - 271   2021年1月

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    担当区分：筆頭著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：MDPI AG  

    There are two molecular processes that are essential for living bodies to maintain their life: the molecular recognition, and the self-organization or self-assembly. Binding of a substrate by an enzyme is an example of the molecular recognition, while the protein folding is a good example of the self-organization process. The two processes are further governed by the other two physicochemical processes: solvation and the structural fluctuation. In the present article, the studies concerning the two molecular processes carried out by Hirata and his coworkers, based on the statistical mechanics of molecular liquids or the RISM/3D-RISM theory, are reviewed.

    DOI： 10.3390/molecules26020271

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  • New Protocol for Predicting the Ligand-Binding Site and Mode Based on the 3D-RISM/KH Theory 査読

    Masatake Sugita, Masataka Hamano, Kota Kasahara, Takeshi Kikuchi, Fumio Hirata

    Journal of Chemical Theory and Computation   16 ( 4 )   2864 - 2876   2020年4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）   出版者・発行元：American Chemical Society (ACS)  

    DOI： 10.1021/acs.jctc.9b01069

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  • Predicting the Binding Mode of 2-Hydroxypropyl-β-Cyclodexrin (HPβCD) to Cholesterol by Means of the MD Simulation and the 3D-RISM-KH Theory 査読

    Yuji Hayashino, Masatake Sugita, Hidetoshi Arima, Tetsumi Irie, Takeshi Kikuchi, Fumio Hirata

    The Journal of Physical Chemistry B   122 ( 21 )   5716 - 5725   2018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）  

    DOI： 10.1021/acs.jpcb.8b02098

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  • Structural fluctuation of protein and Anfinsen’s thermodynamic hypothesis 査読

    Fumio Hirata, Masatake Sugita, Masasuke Yoshida, Kazuyuki Akasaka

    Journal of Chemical Physics   148 ( 2 )   020901   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）  

    DOI： 10.1063/1.5013104

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  • A Systematic Analysis of the Binding Affinity between the Pim-1 Kinase and Its Inhibitors Based on the MM/3D-RISM/KH Method 査読

    Takeshi Hasegawa, Masatake Sugita, Takeshi Kikuchi, Fumio Hirata

    JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING   57 ( 11 )   2789 - 2798   2017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： 10.1021/acs.jcim.7b00158

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  • 創薬を見据えた3D-RISM理論の応用研究 査読

    杉田昌岳, 菊地武司, 平田文男

    生物物理   57 ( 6 )   299-301   2017年8月

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  • Predicting the binding free energy of the inclusion process of 2-Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin and small molecules by means of MM/3D-RISM method 査読

    Masatake Sugita, Fumio Hirata

    Journal of Physics: Condensed Matter   28 ( 38 )   384002   2016年9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： 10.1088/0953-8984/28/38/384002

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  • Topological and sequence information predict that foldons organize a partially overlapped and hierarchical structure 査読

    Masatake Sugita, Masanari Matsuoka, Takeshi Kikuchi

    Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics   ( 83 )   1900-1913   2015年8月

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    担当区分：筆頭著者  

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  • Implication of the cause of differences in 3D structures of proteins with high sequence identity based on analyses of amino acid sequences and 3D structures 査読

    Masanari Matsuoka, Masatake Sugita, Takeshi Kikuchi

    BMC Research Notes   7 ( 1 )   654   2014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）   出版者・発行元：BioMed Central Ltd.  

    DOI： 10.1186/1756-0500-7-654

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  • Analyses of the folding properties of ferredoxin-like fold proteins by means of a coarse-grained Gō model: relationship between the free energy profiles and folding cores. 査読

    Masatake Sugita, Takeshi Kikuchi

    Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics,   82 ( 6 )   954 - 965   2014年6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： 10.1002/prot.24469

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  • Incorporating into a Cα Go model the effects of geometrical restriction on Cα atoms caused by side chain orientations. 査読

    Masatake Sugita, Takeshi Kikuchi

    Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics,   81 ( 8 )   1434 - 1445   2013年8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： 10.1002/prot.24294

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MISC

  • 分子動力学シミュレーションと機械学習を組み合わせた環状ペプチド膜透過性の予測法の開発

    杉田昌岳, 杉田昌岳, 能祖雄大, 李佳男, 藤江拓哉, 藤江拓哉, 柳澤渓甫, 柳澤渓甫, 秋山泰, 秋山泰

    日本蛋白質科学会年会(Web)   25th   2025年

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  • REUS MDのレプリカ設定最適化手法の開発と環状ペプチド膜透過性予測への応用

    清水正浩, 杉田昌岳, 杉田昌岳, 柳澤渓甫, 柳澤渓甫, 秋山泰, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2025 ( MPS-153 )   2025年

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  • 環状ペプチドの膜透過過程のMarkov state Modelに基づいた速度論的な解析

    寺倉慶, 杉田昌岳, 杉田昌岳, 藤江拓哉, 藤江拓哉, 柳澤渓甫, 柳澤渓甫, 秋山泰, 秋山泰

    日本蛋白質科学会年会(Web)   25th   2025年

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  • REUS MDのレプリカパラメータ最適化手法の開発と環状ペプチド膜透過性予測への応用

    清水正浩, 杉田昌岳, 杉田昌岳, 柳澤渓甫, 柳澤渓甫, 秋山泰, 秋山泰

    日本蛋白質科学会年会(Web)   25th   2025年

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  • 分子動力学シミュレーション軌跡データから抽出した位置依存特徴量を活用した環状ペプチドの膜透過性予測

    能祖雄大, 杉田昌岳, 藤江拓哉, 柳澤渓甫, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2024 ( MPS-147 )   2024年

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  • 拡張アンサンブル分子動力学シミュレーションに基づいた環状ペプチドの膜透過性予測技術の開発と応用

    杉田昌岳, 杉田昌岳, 藤江拓哉, 藤江拓哉, 能祖雄大, 柳澤渓甫, 柳澤渓甫, 大上雅史, 大上雅史, 秋山泰, 秋山泰

    日本蛋白質科学会年会(Web)   24th   2024年

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  • 拡張アンサンブル分子動力学シミュレーションに基づいた環状ペプチドの膜透過性予測技術の開発と応用

    杉田昌岳, 藤江拓哉, 柳澤渓甫, 大上雅史, 秋山泰

    日本蛋白質科学会年会(Web)   23rd (CD-ROM)   2023年

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  • 分子動力学シミュレーション軌跡データからの環状ペプチドの膜透過性と相関が高い特徴量の抽出

    能祖雄大, 杉田昌岳, 藤江拓哉, 柳澤渓甫, 大上雅史, 秋山泰

    情報処理学会研究報告(Web)   2022 ( MPS-138 )   2022年

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  • Investigating Characteristics of Folding Cores from Analyses of Folding Mechaniams on Multi-Transition Proteins by Means of a Coarse-Grained Go Model

    Masatake Sugita, Takeshi Kikuchi

    BIOPHYSICAL JOURNAL   106 ( 2 )   673A - 673A   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）  

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講演・口頭発表等

  • Developing a semi analytical method for analyzing structural fluctuations of a molecule in solution phase by means of 3D-RISM theory 招待

    Masatake Sugita

    The 10th TOYOTA RIKEN International Workshop on “Science of Life Phenomena Woven by Water and Biomolecules  2019年9月 

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    開催年月日： 2019年9月

    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Goモデルによるフォールディングシミュレーションと残基間平均距離統計に基づく解析との比較

    第9回 日本蛋白質科学会年会  2009年5月 

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  • 粗視化 Goモデルを用いたFerredoxin-like fold proteinsの folding機構の解析

    第13回日本蛋白質科学会年会  2013年5月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • Analyses of folding processes on the Ferredoxin-like fold proteins by means of coarse grained Go model

    第50回生物物理学会年会  2012年9月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • Incorporating side chain effects into a CaGo model

    The 17th IUPAB International Biophysics Congress (17th IBC)  2011年11月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • 3D−RISM理論を応用した溶液中におけるMet−encephalinの揺らぎの解析

    第16回蛋白質家学会年会  2016年6月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • 3D−RISM理論を応用したドラッグスクリーニング 招待

    第114回実験実習支援センターセミナー  2016年3月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 3D-RISM理論を応用した結合自由エネルギー予測法の開発

    国際高等研研究プロジェクト「分子基盤に基づく生体機能ネットワークとダイナミクスの解明」第5回研究会  2016年2月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Analyzing the binding free energy for the inclusion process of 2-Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin by means of the MM/3D-RISM method

    Pacifichem2015  2015年12月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Analyzing the binding free energy for the inclusion process of 2-Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin by means of the MM/3D-RISM method

    第53回日本生物物理学会年会  2015年9月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • Solvation Structure and thermodynamics at the active-site of factor Xa: SolutionMap/3D-RISM analysis 招待

    International Meeting on Applications of Statistical Mechanics of Molecular Liquid on Soft Matter  2014年9月 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Probing characteristics of folding cores from analyses of folding mechanisms on multi-transition proteins by means of coarse-grained go model

    Biophysical Society 58th Annual Meeting  2014年2月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • An analysis of the relationship between the number of transitions and folding cores in multi-transition proteins by means of coarse-grained Go model

    第51回生物物理学会年会  2013年10月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • Estimating the qualitative and quantitative capability of the MM/3D-RISM method

    CBI学会2016年大会  2016年10月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Predicting the binding free energy of the inclusion process of Cyclodextrin deriveatives and small molecules by means of MM/3D-RISM method

    6th International Conference on Structural Biology  2016年8月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Predicting the binding free energy of the inclusion process of HP-β-CD and small molecules by means of the MM/3D-RISM method

    9th Asian Cyclodextrin Conference  2017年12月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • MM/3D−RISM 法を用いた Pim−1 kinase 阻害剤系の結合自由エネルギー予測

    第40回溶液化学シンポジウム  2017年10月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 3D−RISM理論を応用した溶液中におけるアスパラギン、 Met−enkephalinの構造揺らぎの解析

    第55回日本生物物理学会年会  2017年9月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • MM/3D-RISM 法を用いたHP-β-CD と小分子間の親和性の予測

    第34回シクロデキストリンシンポジウム  2017年9月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 3D−RISM法を応用したタンパク-リガンド間の結合様式予測法の開発

    第17回タンパク質科学会年会  2017年6月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • Analysis of fluctuations of a small peptide in the solution phase by means of the 3D-RISM theory 招待

    International Workshop on Stat-Mech of Liquids  2017年4月 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • 創薬を見据えた3D−RISM理論の応用研究 招待

    第9回BKCバイオインフォマティクス研究会  2017年2月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 3D−RISM理論を応用したILEI、 γ-secretase の結合様式の予測 招待

    融合脳キックオフシンポジウム  2017年1月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 3D−RISM 理論を応用した溶液中における Met−enkephalin の構造揺らぎの解析

    第56回生物物理学会年会  2018年9月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • 3D−RISM理論を応用した溶液中におけるMet−enkephalinの構造揺らぎの解析

    第54回生物物理学会年会  2016年11月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • Protein folding simulation based on the Go model and comparison with the analysis based on the interresidue average distance statistics

    第47回生物物理学会年会  2009年11月 

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  • 3D-RISM理論に基づいたin silico創薬基盤技術の開発 招待

    杉田昌岳

    第12回BKCバイオインフォマティクス研究会  2020年2月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • Exploring the ligand binding mode on a fluctuating protein 招待

    TSRC workshop: THE ROLE OF FLUCTUATIONS AND DYNAMICS IN BIOMOLECULAR FUNCTION  2019年1月 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • 3D-RISM理論を応用した生体高分子の機能解析法の開発 招待

    第1回松山道後・分子論セミナー  2018年12月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 粗視化Goモデルにおけるパラメータとフォールディング機構の関係の解析

    第11回日本蛋白質科学会年会  2011年6月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • Analyses of the folding mechanisms for the IgG binding domain related proteins based on a coarse grained Go model and ADM

    第48回生物物理学会年会  2010年9月 

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    会議種別：ポスター発表  

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  • 粗視化GoモデルによるIgG結合ドメインのフォールディング機構の詳細の解析

    第10回日本蛋白質科学会年会  2010年6月 

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    会議種別：ポスター発表  

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産業財産権

  • 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

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    出願番号：特願2021-31234 

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • シミュレーションと学習による環状ペプチド膜透過性の汎用的・低コストな予測法の開発

    研究課題/領域番号：24K15162  2024年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    杉田 昌岳

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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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  • 液体の統計力学理論を応用したフラグメントベースドッキング法の開発

    研究課題/領域番号：21K12106  2021年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    杉田 昌岳

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    担当区分：研究代表者 

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

    本研究では溶媒和の効果を正確に取り入れた上でリガンド分子の結合部位や結合親和性を予測可能なドッキング法を開発する事を目的している。そのために、1)蛋白質周囲におけるリガンド分子の複数のフラグメントの分布に基づく結合親和性の予測法および、2)蛋白質分子のゆらぎを考慮したアンサンブルドッキング法の開発を試みている。2021年度ではアンサンブルドッキングに基づいて、複数のスナップショットに対するリガンドの結合部位の特定法の開発を行うための試験的な計算を行った。計算対象としてはT4 Lysozyme、L-2-haloacid dehalogenase、トリプシン、MDM2とした。また、アルブミン周囲の共溶媒の結合部位の解析も計算対象とした。具体的な計算内容はターゲット分子のゆらぎを予測する分子動力学シミュレーションおよび、リガンド分子の結合部位の予測をおこなうRISM理論計算であった。分子シミュレーションやRISM理論計算はTSUBAME3.0を用いて行った。どのターゲットでも結合部位に対するリガンド分子の高い分布が見られたが、結合部位とは異なる領域でも高い分布の見られる箇所があった。そのため、現在はそれらの違いを検出するためのフィルターとなる条件の探索を行っている。結合部位の溶媒への露出度や、結合ポケットの体積などを計測した上で実験的に判明している結合部位とそれ以外の擬似的な結合部位との比較を試みたがそれだけでは有意な違いは検出することができなかった。現在はリガンド分子の分布から結合部位における停留時間の長さを予測することができないか検討を行っている。本年度はコロナ禍による出張に対するハードルの上昇や、他予算との兼ね合いのため学会発表等を行うことが出来なかった。

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  • ３D-RISM理論と一般化ランジェヴァン方程式に基づく蛋白質の構造揺らぎの研究

    2019年4月 - 2020年3月

    杉田昌岳

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    担当区分：研究代表者 

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  • 3D－RISM理論を応用した解析的な揺らぎ計算手法の開発

    研究課題/領域番号：18K14666  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    杉田 昌岳

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）

    本研究ではKim-Hirata理論の実装及び実際の系への応用を行っている。2019年度は、2018年度と異なる方法でKim-Hirata理論を解くことに成功した。そして、本手法をアラニンジペプチド、メチオニンエンケファリンの2種類の分子の揺らぎの解析へ応用した。その結果、昨年度では再現することのできなかったペプチドのグローバルな揺らぎを解析することが可能となった。得られた結果は通常の分子動力学シミュレーションを用いて得られた結果とよく一致する。本手法を解く際には3D-RISM理論と分子動力学法（MD）を組み合わせたMD/3D-RISM法を用いるが、長時間のMDを行う必要が無いという利点を持つ。現在、本手法に関する論文の投稿準備を進めている。また、途中経過をThe 10th TOYOTA RIKEN International Workshop、第57回日本生物物理学会年会にて発表した。発表タイトルはそれぞれ、「Developing a semi-analytical method for analyzing structural fluctuations of a molecule in solution phase
    by means of 3D-RISM theory」、「Analysis of structural fluctuations of Met-enkephalin in the solution phase by means of 3D-RISM theory」である。

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  • ３D-RISM理論と一般化ランジェヴァン方程式に基づく蛋白質の構造揺らぎの研究

    2018年4月 - 2019年3月

    杉田昌岳

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    担当区分：研究代表者 

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  • ３D-RISM理論と一般化ランジェヴァン方程式に基づく蛋白質の構造揺らぎの研究

    2017年4月 - 2018年3月

    杉田昌岳

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    担当区分：研究代表者 

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担当経験のある科目（授業）

  • 生命情報学実験5

    機関名：立命館大学

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  • Experiments in Bioinformatics 4

    機関名：Ritsumeikan University

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  • 生命情報学実験4

    機関名：立命館大学

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  • Experiments in Bioinformatics 3

    機関名：Ritsumeikan University

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  • 生命情報学実験3

    機関名：立命館大学

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  • Experiments in Bioinformatics 2

    機関名：Ritsumeikan University

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  • 生命情報学実験2

    機関名：立命館大学

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  • Basic Physical Chemistry

    機関名：Ritsumeikan University

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  • 基礎物理化学

    機関名：立命館大学

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  • Graduation Research 2

    機関名：Ritsumeikan University

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  • 卒業研究2

    機関名：立命館大学

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  • Graduation Research 1

    機関名：Ritsumeikan University

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  • 卒業研究1

    機関名：立命館大学

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  • Experiments in Bioinformatics 5

    機関名：Ritsumeikan University

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