生体分子の立体構造形成についての解明、そして立体構造情報から、いかにして機能が発現されるかを解明している。機能情報を結びつける:DNA配列や蛋白質立体構造などの膨大な観測データに基づき、理論計算的なアプローチを主体にして、生体構造形成や生命機能発現メカニズムを解明する。本研究室では、1次構造情報からの立体構造形成についての解明、そして立体構造情報から、いかにして機能が発現されるかを解明している。実験データに基づいた物理化学的理論の構築、データベース解析などの情報論的手法や、各種分子シミュレーション、エネルギー計算技術など、様々な手法を駆使している。以下に主な研究テーマを紹介する。1)水和ダイナミクスと分子の構造、機能の解明~MDシミュレーション筋肉は超高性能なモーターであり、常温常圧というマイルドな条件で、人類が作った最高のエンジンを遥かに上回る超高効率で化学エネルギーを運動エネルギーに変換できる。Water)の挙動が注目されており、筋肉や有機分子の周囲の誘電測定でその存在が示唆されている。ここでは主にMDシミュレーションを用い、まず水和ダイナミクスの謎を解明することで、そのメカニズムに迫ろうとしている。2)タンパク質が折れたたみ、構造を形成するメカニズムの解明~MDシミュレーション最近、天然変性タンパク質の機能と構造に関して最近、研究が進んできており、本研究室では周囲の水に着目し、構造ダイナミクス解析を行っている。レプリカ交換法などの効率的シミュレーション手法を用いて、タンパク質の構造形成問題などに挑戦している。3)イオンチャネル分子の機能解明とデザイン~MDシミュレーション上で示したカリウムチャネルの仲間として、イオンの透過に関して整流作用を示すカリウムチャネル分子(Kir)が見つかっており、その様々な変異体も作られている。分子レベルで測定されており、それを分子シミュレーションによって再現し、アミノ酸置換の効果を定量的に明らかにすることで、そのメカニズムの解明を行う。新しい機能を持ったチャネル分子のデザイン手法の開発を目指す。溶媒を連続体として近似する誘電体モデルは、巨大な超分子での計算を効率的に行うことができる。この手法を結晶のような巨大な分子複合体の構造形成問題の解明に応用し、様々な結晶での分子間相互作用を計算して成長し易い向きを予測しようとしている。高品質な結晶作成は構造解析においても重要である。ミトコンドリアなど分子からみて遥かに巨大なオルガネラの化学浸透共役の謎にも挑戦している。合成速度が増大しているらしい。密集により仕事の効率が増す」ことを示すため、オルガネラ周囲のイオン濃度を環境条件の変化を取り込んでシミュレーション計算を行う。「オープンキャンパス」において、高度な研究支援ソフトウェアDiscoveryStudioを用いて、創薬研究を体験させた。前後の期間で、そのための教材の準備や整備を行った。解説と練習問題等から構成される。全体はA4で100ページ程度。各セメスタの定期試験後に試験成績ならびに回答状況を踏まえた試験講評を作成し、学生に公開した。講義を行い、社会人教育の向上を図った。生命構造情報と機能情報を結びつける:生体分子の立体構造形成についての解明、そして立体構造情報から、いかにして機能が発現されるかを解明している。構成され、生命現象とは、それら生体組織を構成する膨大な生体高分子の多様な働きを通して実現されている。具体的には、生体内の溶液中の酵素は特異的な立体構造にを通して複雑な生体反応を制御する機能を持ち、生体膜中のイオンチャネルは様々なイオンの透過や蓄積をコントロールすることで、脳における情報処理や細胞内情報伝達に関与していいるが、その立体構造を決定する基本情報はDNAに保存されている。解析技術の大幅な進歩により、膨大な量の1次構造データと、立体構造データが明らかになってきており、バイオインフォマティクスの急速な発展が期待されている。私の研究室では、この1次構造情報からの立体構造形成についての解明、そして立体構造情報から、いかにして機能が発現されるかを解明するために、シミュレーションや、エネルギー計算などの手法を用いて研究する。具体的には実験データに基づいた物理化学的理論の構築、データベース解析などの情報論的手法や、各種分子シミュレーション、量子化学計算、さらに連続体モデルを用いた近似計算など、様々な手法を駆使している。