Research / Equipment
研究と設備
研究者紹介
量子生命情報薬学分野（化学薬学領域）
福澤 薫教授
量子生命情報薬学分野では、実験では見えない現象を量子化学によって手に取るように理解できる世界を目指して日々研究を行っています。大学院修了後、科学技術系シンクタンクの研究員として14年間勤務し、日本大学松戸歯学部、星薬科大学を経て2022年4月より大阪大学大学院薬学研究科に参りました。民間企業時代から生体分子の量子化学計算のための手法の開発と生命科学への応用研究に従事し、2014年にFMO創薬コンソーシアムを設立。「富岳」などのスパコン創薬プロジェクトを牽引するとともに構造生命科学研究への展開を進めています。
研究テーマ
量子論に基づく生命科学現象の探求
量子化学計算は、量子論に基づいて分子の構造や反応性を明らかにし、多様な生命科学現象を解明・予測することができると期待されます。当研究室では、量子化学計算や分子動力学計算を用いて、タンパク質・核酸・脂質・低分子化合物などの生体分子による分子認識機構や反応機構の解明に取り組んでおり、生命科学現象の分子論的な理解を目指しています。
フラグメント分子軌道（FMO）法に基づく創薬技術の開発
日本発の理論手法であるフラグメント分子軌道(FMO)法はタンパク質全体の量子化学計算を可能にする最先端手法です。分子複合体の相互作用を定量的に評価し、そのエネルギー成分から相互作用の性質を議論する事ができるため、タンパク質―リガンドの結合性予測や新規化合物の設計、抗体設計などに役立つと期待されます。FMO法を実用的な創薬技術として発展させるために、産学官連携の「FMO創薬コンソーシアム」（https://fmodd.jp/）による活動を行っています。
計算科学と構造生物学の融合
生体分子が織りなす多様な生命科学現象は分子の構造に基づいており、その機能を解明し創薬などに結び付けるためには構造解析技術が基盤になります。当研究室では、構造生物学と計算科学（特に量子化学）を融合させた、定量的な構造解析法を開発しています。
FMO法を活用した情報科学およびFMO-AIの開発
スーパーコンピュータが「富岳」の時代になり、大量のデータが高速に得られるようになってきました。理化学研究所と共同開発しているFMOデータベース（FMODB; https://drugdesign.riken.jp/FMODB/）では、生体分子のFMO計算結果を世界中の研究者が活用できる形で一般公開しています。FMODBはこれからのデータ駆動型創薬の情報基盤となり、既にAI創薬分野への展開も始まっています。
代表的な業績
K. Takaba, C. Watanabe, A. Tokuhisa, et. al., “Protein–ligand binding affinity prediction of cyclin-dependent kinase-2 inhibitors by dynamically averaged fragment molecular orbital-based interaction energy” J. Comput. Chem. (2022).
K. Fukuzawa and S. Tanaka, “Fragment Molecular Orbital Calculations for Biomolecules” Curr. Opin. Struct. Biol, 72, 127-134 (2022).
“Recent Advances of the Fragment Molecular Orbital Method” ed. by Y. Mochizuki, S. Tanaka and K. Fukuzawa, Springer Nature (2021).
K. Fukuzawa, K. Kato, C. Watanabe, et. al., “Special Feature of COVID-19 in FMODB: Fragment Molecular Orbital Calculations and Interaction Energy Analysis of SARS-CoV-2 Related Proteins” J. Chem. Info. Model. 61, 4594-4612 (2021).
D. Takaya, C. Watanabe, S. Nagase, et. al., “FMODB: The world's first database of quantum mechanical calculation for biomacromolecules based on the fragment molecular orbital method” J. Chem. Info. Model., 61, 777-794 (2021).
H. Tanaka, T. Takahashi, M. Konishi, et. al., “Self‐Degradable Lipid‐Like Materials Based on “Hydrolysis accelerated by the intra‐Particle Enrichment of Reactant (HyPER)” for Messenger RNA Delivery” Advanced Functional Materials, 1910575 (2020).
S. Iwasaki, W. Iwasaki, M. Takahashi, et. al., “The Translation Inhibitor Rocaglamide Targets a Bimolecular Cavity between eIF4A and Polypurine RNA”, Molecular Cell, 73, 1-11 (2018).
S. Tanaka, Y. Mochizuki, Y. Komeiji, Y. Okiyama and K. Fukuzawa, "Electron-correlated fragment-molecular-orbital calculations for biomolecular and nano systems" Phys. Chem. Chem. Phys., 16, 10310-10344 (2014).
K. Fukuzawa, Y. Mochizuki, S. Tanaka, K. Kitaura, and T. Nakano “Molecular Interactions between Estrogen Receptor and Its Ligand Studied by the Ab Initio Fragment Molecular Orbital Method” J. Phys. Chem. B, 110, 16102-16110 (2006)
K. Fukuzawa, K. Kitaura, M. Uebayasi, et. al., “Ab initio Quantum Mechanical Study of the Binding Energies of Human Estrogen Receptor α with its Ligands: An Application of Fragment Molecular Orbital Method” J. Comp. Chem., 26, 1-10 (2005).
