研究者学術情報データベース

（最終更新日 : 2022-05-16 19:45:20）

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タカハシ　タクヤ
高橋　卓也
TAKAHASHI Takuya

所属生命科学部生命情報学科

職名教授

その他所属
1.	生命科学研究科

学歴
1.	1991/03 (学位取得)	東京大学理学博士（東京大学）
2.	～1985	東京大学理学部物理学科卒業
3.	～1991/03	東京大学理学系研究科博士課程修了

職歴
1.	2010/04/01	立命館大学生命科学部教授
2.	2008/04/01 ～ 2010/03/31	立命館大学生命科学部準教授
3.	2003/04/01 ～ 2008/03/31	立命館大学理工学部助教授
4.	1997/09/01 ～ 2003/03/31	岡崎国立共同研究機構（現自然科学研究機構）生理研=>基生研=>分子研=>統合バイオ助手
5.	1994/02/01 ～ 1997/08/31	東京大学教養学部（現大学院総合文化研究科）助手
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委員会・協会等
1.	2014/01 ～ 2016/01	日本学術振興会科学研究費助成事業第1段審査（書面審査）委員　平成27年度

所属学会
1.		日本生物物理学会
2.		日本蛋白質科学会

研究テーマ
1.	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。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。

研究概要
生命構造情報と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。近年、そのエネルギー変換において、分子表面の高速に運動する水分子（HMW: Hyper Mobile 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。さらに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。そのチャネルでの印加電圧と透過電流の関係が1 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。さらに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。４）結晶の構造形成の解明、オルガネラ密集による機能上昇の解明～連続体モデルの応用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。また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。密集したミトコンドリアでは、排出されたプロトンの濃度が局所的に高くなり、その結果ATP 合成速度が増大しているらしい。このような「化学浸透共役器官は、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。５）生命ビッグデータ解析によるタンパク質–薬相互作用の網羅的解析その他：バイオデータベースからの情報抽出など

現在の専門分野
構造生物化学, 生物物理学 (キーワード：構造生物学, 生物物理学、分子科学、計算機科学)

著書
1.	2012/05	生命科学１　生物個体から分子へ │ ,83,93 (共著)
2.	2012/04	Practical Estimation of TCR-pMHC Binding Free-Energy Based on the Dielectric Model and the Coarse-Grained Model │ ,107-134 (共著)
3.	2006/03	ライフサイエンスと保健衛生", 保健衛生と健康スポーツ科学 │ ,61-70 (共著)
4.	2000/03	イオンと水", 水と生命 │ ,47-65 (共著)

論文
1.	2022/10	分子動力学計算プログラムの開発と蛋白質液滴様集合体の形態解析への応用 │ アンサンブル │ 24 (4),194-199頁 (共著)
2.	2022/03/21	Sphingolipids with 2-hydroxy fatty acids aid in plasma membrane nanodomain organization and oxidative burst │ (共著)
3.	2022/02/08	Information quantity for secondary structure propensities of protein subsequences in the Protein Data Bank │ Biophysics and Physicobiology │ 19 (共著)
4.	2021/05/04	All-Atom Molecular Dynamics Elucidating Molecular Mechanisms of Single-Transmembrane Model Peptide Dimerization in a Lipid Bilayer │ ACS Omega │ 6 (17),11458-11465頁 (共著)
5.	2020/12/22	GA-guided mD-VcMD: A genetic-algorithm-guided method for multi-dimensional virtual-system coupled molecular dynamics │ Biophysics and Physicobiology │ 17,161-176頁 (共著)
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学会発表
1.	2021/11	Analysis of relationship between the hydration dynamics and the structures of model proteins with MD simulations (The 59th annual meeting of biophysical society of japan)
2.	2021/11	Comprehensive analysis of protein-peptide interactions for reranking of docking predictions (The 59th annual meeting of biophysical society of japan)
3.	2021/11	Development and Application of the virtual-system coupled canonical sampling method (The 59th annual meeting of biophysical society of japan)
4.	2021/11	Molecular dynamics simulation of phosphorylated and unmodified intrinsically disordered region of TGIF-1 with its homeodomain (The 59th annual meeting of biophysical society of japan)
5.	2021/11	Molecular dynamics study of hydrated water dynamics around 9 peptides with different helix propensity (The 59th annual meeting of biophysical society of japan)
全件表示（107件）

科学研究費助成事業
1.	2008 ～ 2013/03	溶媒和ダイナミクスの計算手法開発とＡＴＰ加水分解過程への応用 │ 新学術領域研究
2.	2006 ～ 2007	誘電及び蛍光分光法による荷電高分子・アクチン周りのハイパーモバイル水の動態解析 │ 特定領域研究（公募研究）

研究高度化推進制度
1.	2019/04 2020/03	研究支援制度分類：研究推進プログラム種目：科研費獲得推進型マイクロオルガネラなど生体系システムに対する連続体モデルに基づく計算手法開発
2.	2018/04 2019/03	研究支援制度分類：研究推進プログラム種目：科研費獲得推進型連続体モデルに基づくマクロ生体系システムの計算手法開発：オルガネラへの応用
3.	2006/04 2006/09	研究支援制度分類：学外研究制度種目：- 長時間シミュレーション手法の開発と、タンパク質・リガンド相互作用への応用

教育活動

●教育方法の実践例

1.	2016/07 ～ 2016/08	「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。また、前後の期間で、そのための教材の準備や整備を行った。
2.	2016/06 ～ 2016/08	生命情報学実験5のWEB教育用、資料の作成、manaba+R上での、到達度確認テスト等の作成
3.	2016/03 ～ 2016/07	学科横断専門科目「量子生物学」のWEB教育用、資料の作成
4.	2016/03 ～ 2016/08	学科横断専門科目「量子生物学」用教材を作成した。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。
5.	2016/03 ～ 2016/07	生命情報学実験４のWEB教育用、資料の作成、manaba+R上での、到達度確認テスト等の作成
全件表示（25件）

●その他教育活動上特記すべき事項

1.	2018/06 ～ 2018/06	高大連携講義：立命館慶祥高校　模擬講義　生命科学部と生命情報
2.	2018/06 ～ 2018/06	高大連携講義：立命館守山高校　模擬講義　生命科学部と生命情報
3.	2017/09 ～ 2018/03	学科横断の専門科目「構造生物学」, 「生命物理科学」、「計算機化学」にて、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。
4.	2015/07 ～ 2015/07	高校等の模擬講義：洛北高校　模擬講義　生命情報学と構造生物学：新しい生命科学の展開
5.	2006/05 ～ 2006/05	立命館大阪オフィス講座において「バイオインフォマティクスが拓く新しい生命科学～人の設計図がわかった時代の研究、産業、医療、社会」の講義を行い、社会人教育の向上を図った。

研究者からのメッセージ
1.	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。生体は組織、細胞、細胞内小器官などから構成され、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。近年のDNA配列情報および蛋白質立体構造情報の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。

ホームページ
http://www.ritsumei.ac.jp/~tkhs