| Project/Area Number |
19H03195
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
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| Keywords | 分子シミュレーション / ハイブリッド法 / ロドプシン光受容体 / リボザイム / 薬剤耐性 / 酸化還元タンパク質 / 光受容体チャネル / 生体分子機能 / 分子進化 / チャネルロドプシン / イオンポンプ / QM/MM 法 / MD シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
多くの機能性タンパク質は、複数の化学現象を相関させる機能共役性と、進化における突然変異による機能の多様化を可能にする機能可変性を有する。これらの顕著な性質は、タンパク質分子に特徴的な分子構造ダイナミクスに大きく関係している。そこで、機能に関わる化学反応過程とタンパク質の大域的構造変化の相関を直接解析することが出来る独自の分子シミュレーションの手法を用いて、光遺伝学で用いられる光感受性イオン輸送体タンパク質と指向性進化実験で作られたホモログ酵素の間の機能変換、及びタンパク質酵素との比較を与えるリボザイムの酵素活性に関する理論的解析を行い、分子進化や酵素の新機能開発に向けた原子レベルの理解を得る。
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| Outline of Final Research Achievements |
We performed theoretical studies on molecular mechanisms of functional coupling and variability of the following five biomolecular systems: (1) photo-activation of a photo-sensitive ion channel transporter, microbial rhodopsin GtACR1, (2) photo-activation of a photo-sensitive ion pump transporter, microbial rhodopsin NpHR, (3) Enzymatic catalysis of hammerhead ribozyme, (4) drug-resistance of HIV-protease, and (5) redox process of cytochrome c.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
タンパク質や核酸などの生体高分子は顕著な分子機能を有する。特に顕著な分子機能性は、共役性と可変性である。多くの機能性タンパク質分子は、複数の化学現象を相関させる共役性を有する。このような機能共役性の解明は、そのタンパク質が関わる疾病に対する治療薬開発の幅を大きく拡げると共に、新規な機能性分子の設計指針の構築に大きく寄与をする。また、機能可変性の解明は、薬剤耐性への解決に重要となるのみならず、機能変換をもたらすアミノ酸変異の効率的な探索が重要となるタンパク質工学による機能性タンパク質分子ツールの開発に重要な指針を与える。
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