Research

私たちは生命情報学，バイオインフォマティクスの研究をしています．

生命体の設計図，遺伝情報はゲノムに書かれています．ゲノムから遺伝子が切り出され，タンパク質に翻訳され，タンパク質が形を作り相互作用して機能を発揮し，タンパク質の集団が細胞内での活動を支えています．このような生命情報の流れがどのように実現して生命現象を体現しているのかを，理論的に研究するのが生命情報学です．

私たちが中心的に行っている研究は，バイオインフォマティクスの中でも構造バイオインフォマティクスと呼ばれています．

ゲノムや遺伝子はタンパク質の設計図で，タンパク質が生命体の（主要）部品です．タンパク質は驚くほど高性能で，例えば酵素タンパク質は常温常圧で，特定の基質を精度良く識別して化学反応を触媒します．高度な分子機能を実現するカラクリはタンパク質の立体構造にあります．タンパク質は紐状の分子で，これがくるくると折りたたまりアミノ酸配列に規定された固有の構造をとります．この構造が特異的機能を実現します．

タンパク質の配列がどのようにして固有の立体構造をとるのか，その構造がどうやって特異的機能を発現するのか，このようなテーマについてタンパク質の立体構造に基づいて理論的，計算科学的に研究するのが構造バイオインフォマティクスです．

バイオインフォマティクスは基本的にはコンピュータを利用した生物学で実験はしませんから，大人数で１テーマにとりかかる必要がありません．だから，研究室のメンバーは１人１人が自分のテーマを持って研究を行っています．太田研のスタッフはタンパク質の構造研究を得意としていますが，研究テーマはその枠に囚われることは全くありません（卒研，修論であれば，バイオインフォマティクス全般のテーマで研究の手伝い（指導）は可能です）．研究に必要な生命情報データベースや計算機などの研究環境は整っていますから，新しいテーマでも比較的容易にたちあげることが可能です．研究のアプローチは生命情報のデータベース解析，統計解析，シミュレーション，などです．人工知能，機械学習を利用した研究にも取り組んでいます．

研究のキーワード：タンパク質の立体構造，タンパク質の機能，タンパク質の構造変化，天然変性タンパク質，複合体形成，タンパク質間相互作用，相互作用ネットワーク，タンパク質の翻訳後修飾，リン酸化，比較ゲノミクス，生物進化，データベース構築，生体分子シミュレーション，ディープラーニング，予測，デザイン

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Our research area is bioinformatics.

Blue print of a living organism is encoded in its genome. From genome, genes are expressed, and translated into protein sequences. Protein sequences adopt their 3D-structures, interact, and function. An ensemble of proteins organize activities in a cell. Bioinformatic researches addresses how these consequences of biological information realize biological phenomena in a theoretical or computational manner.

Particurally, our main research area is called as structural-bioinformatics.

Each gene in genome is a blue print for a protein sequence, and proteins are the main components of living organism. Protein is a surprisingly effective material. For instance, an enzymatic protein functions in a room temperature and pressure. It recognizes a specific substrate and catalyzes a chemical reaction. Protein structure is the key for the effective molecular function. Protein is string-shape molecule, and folds into a unique structure encoded in its amino-acid sequence. The unique structure realizes its specific function.

How a protein folds into a unique structure, and how the structure plays a significant role resuting in a specific function? To answer such questions, we conduct structural-bioinformatic research by analyzing protein structures theoretically and computationally.

As the most of bioinformatic research is computational work, instead of experiments, it does not require making a “team” composed of many researches. Therefore, each member of the laboratory conducts his/her own research one by one. Indeed, staffs in our laboratory mainly did and do structural bioinformatics, but we won’t restrict our research area within those related to structures. Actually, we can supervise thesis projects of BS and MS in wide range of bioinformatics. We have already equipped a number of life-science databases and computational servers, it could be easy for new-comers to start new projects. We usually examine databases, apply statistical analysis, and conduct molecular dynamics simulations. In addition, we apply artificial intelligence and machine learning to database analysis, and predictions.

Keywords for research subjects: Protein structure, Protein function, Structural change of protein, Intrinsically disordered protein, Protein complex and oligomerization, Protein-protein interaction, Interaction network, Post translational modification of protein, Phosphorylation of protein, Comparative genomics, Evolution, Database construction, Molecular dynamics simulation, Deep-learning, Prediction, Design

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