創薬ビッグデータ統合システム

http://scidd.riken.jp/research/research_software_library.html

ゲノム医療・創薬に貢献する創薬ビッグデータ統合システムの完成を目指してポスト｢京｣重点課題１で開発した超大規模生体分子システムシミュレーション、長時間分子シミュレーション技術を紹介します。

理化学研究所開拓研究本部 杉田理論分子研究室

generalized Replica-Exchange with
Solute Tempering combined with aflat-bottom restraint

generalized ReplicaExchange with SoluteTempering (gREST)

GENESIS杉田 有治

理化学研究所開拓研究本部 杉田理論分子研究室

杉田 有治

理化学研究所開拓研究本部 杉田理論分子研究室

杉田 有治

タンパク質、膜、核酸、糖鎖など、生体内分子系のための分子動力学ソフトウェア

生体分子系の一部の温度を向上させることでサンプリング効率を向上させる

gREST法によってリガンドのサンプリングを加速し、リガンド結合ポーズを予測する

ABCACC

generalized Replica-Exchange with Solute
Tempering combined with ReplicaExchange Umbrella Sampling

Gaussian accelerated
Replica-Exchange Umbrella
Sampling (GaREUS)(gREST/REUS)
理化学研究所開拓研究本部 杉田理論分子研究室

杉田 有治

gREST法とREUS法を組合せることでリガ
ンド-タンパク質結合のサンプリング効率を向上させる

CColDock
東京工業大学 生命理工学院

北尾 彰朗

タンパク質と低分子の複合体立体構造を全原子モデルで高速に予測する

ASCUBA
量子科学技術研究開発機構

石田 恒

理化学研究所開拓研究本部 杉田理論分子研究室

杉田 有治

dPaCS-MDMSM

evERdockC

東京工業大学 生命理工学院

北尾 彰朗

東京工業大学 生命理工学院

北尾 彰朗

タンパク質ータンパク質ドッキングによって生成した大量のデコイから全原子モデルを使った高速計算で結合自由エネルギーを評価する
ことによって尤もらしいものを選択する

CafeMol

QM/MM RWFE-SCF 法

AC京都大学 大学院理学研究科

高田 彰二

CNaive Bayes Classifier

DirectionalStatistics
東京大学 先端科学技術研究センター

山下 雄史

ペプチド・タンパク質の２面角群に対して、周期性を考慮した平均・分散を算出する

CB

タンパク質複合体の解離シミュレーション
によってタンパク質複合体の結合エネルギー・解離速度定数・結合速度定数を計算

C

ペプチド・タンパク質の構造をナイーブベ
イズ分類器によって、構造変化を検知する

杉田 有治

標的タンパク質とリガンドの結合親和性を精密に計算する

生体分子の粗視化分子動力学シミュレー
ション

山下 雄史

理化学研究所開拓研究本部 杉田理論分子研究室

Gaussian accelerated Molecular Dynamics(GaMD)法とREUS法を組合せることで生体分子の構造サンプリングの効率を向上させる

全原子モデル計算により核酸やタンパク質などの生体高分子を対象にした分子動力学シミュレーションを実行する

東京大学 先端科学技術研究センター

Free Energy
Perturbation (FEP)

CC

京都大学 大学院理学研究科

林 重彦

非経験的量子化学計算と長時間分子動力学シミュレーションを組み合わせた確率的最適化手法により、機能活性部位の電子状態と分子構造を精度よく決定する

AWaterHall
東京大学 先端科学技術研究センター

山下 雄史

MDシミュレーションで得られる構造ファイル群に対して、計算位相幾何学的にタンパク質周囲の水分子分布を特徴付ける

ポスト｢京｣重点課題１「生体分子システムの機能制御による革新的創薬基盤の構築」（実施機関 理化学研究所生命機能科学研究センター）

AC

創薬ビッグデータ統合システム

http://scidd.riken.jp/research/research_software_library.html

ゲノム医療・創薬に貢献する創薬ビッグデータ統合システムの完成を目指してポスト｢京｣重点課題１で開発した超大規模生体分子システムシミュレーション、長時間分子シミュレーション技術を紹介します。

MP-CAFEE （Massively Parallel
Computation of Absolute binding Free
Energy with well-Equilibrated states）
東京大学 先端科学技術研究センター

藤谷 秀章

標的タンパク質と低分子量有機化合物の結合親和性（結合自由エネルギー）を大規模分子動力学シミュレーションによって精密に計算する

TSMD（Tree Search

FUJI force field
東京大学 先端科学技術研究センターMolecular DynamicsSimulation）

藤谷 秀章

高精度タンパク質力場

東京大学大学院 新領域創成科学研究科

ABC

津田 宏治

COMBO（COMmon
Bayesian Optimization）

東京大学大学院 新領域創成科学研究科

津田 宏治

MM-PBSAを用いた自由エネルギー計算の際、初期ドッキングポーズを機械学習で適切に選択することで、高速化する所望の特性を持つ化合物を、深層学習とシミュレーションを組み合わせて設計する

心毒性予測システム

Virtual Ligand (VL)
methodA

東京大学大学院情報学環

C

ChemTS

prediction by best armidentification）

D

東京大学大学院 新領域創成科学研究科

津田 宏治

標的タンパク質とリガンドの結合親和性を精密に計算する

EG

寺田 透

薬剤が不整脈を誘発するリスクを予測するために心筋イオンチャネルに対する薬剤の親和性を予測する

津田 宏治

タンパク質のフォールディングの過程を、高速にシミュレーションすることができる

B

BPBI（Binding pose

東京大学大学院 新領域創成科学研究科

京都大学大学院医学研究科

HParallel-rDock奥野 恭史

京都大学大学院医学研究科

仮想リガンドによりタンパク質ポケット空間を膨張させた後、化合物ドッキング・MD/MMPBSA法により医薬品化合物の結合ポーズを予測する

奥野 恭史

スパコンを用いてタンパク質-化合物ドッキング計算を高速に実行する

A

FP-rDock

E

F

化合物ライブラリー（市販・公共・バーチャル）

化合物生成手法
De novo，FBDD

化合物設計

創薬標的、副作用関連
タンパク質立体構造DB

タンパク質DB
ホモロジーモデリング京都大学大学院医学研究科

タンパク質柔軟性を考慮したタンパク質化合物ドッキング計算を実行する

F
未知の原野 にそびえる叡智
その頂に創薬の未来 を託して

ポスト｢京｣重点課題１「生体分子システムの機能制御による革新的創薬基盤の構築」
http://scidd.riken.jp/img/libraries/report_postk1.pdf

C

ビッグデータ解析
活性予測

奥野 恭史

創薬ビッグデータベース（アッセイ情報、オミクス、パスウェイ情報、臨床データなど）

G

機能制御部位推定

リード探索

化学構造変換手法
De novo，FBDD

ビッグデータ解析
ADMET予測H

APOマルチコンフォーメーション生成
タンパク質間ネットワーク推定

システム構築組合せ最適化アルゴリズム

F バーチャルスクリーニング
ドッキング計算タンパク質標的部位DB

副作用予測

A

リード最適化
複合体マルチコンフォーメーション解析

B 結合自由エネルギー計算

選択性予測
複数タンパク質との結合評価

副作用回避

最終候補化合物

創薬ビッグデータ統合システム

http://scidd.riken.jp/research/research_software_library.htmlのフローチャートから詳細をご覧いただけます。

ポスト｢京｣重点課題１「生体分子システムの機能制御による革新的創薬基盤の構築」（実施機関 理化学研究所生命機能科学研究センター）

D