Development of pKa estimation scheme for polar amino acids considering protein conformational fluctuation

Research Project

Project/Area Number	23K04674
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	松井亨筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70716076)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000) Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000) Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords	酸解離定数 / タンパク質 / 構造揺らぎ / 構造機能相関 / 量子化学計算
Outline of Research at the Start	分子動力学計算で得られた大量な構造情報をインプットとし, 量子化学計算の一種であるフラグメント分子軌道 (FMO)法を実行することで, タンパク質を構成するアミノ酸の酸解離定数 (pKa)を算出する新たな手法を開発する. 大量計算の平均値として算出されるpKaに加えて, 分散として現れる新たな物性値を評価するスキームを提案する. これらの手法を確立させることにより, タンパク質の最安定構造だけでなく, その他の準安定構造におけるpKaにも注目することができる. この新しい物性値は低障壁水素結合を形成するアミノ酸残基間のプロトン周辺の振る舞いを理解する重要な指標となり得る.