ハイブリッド分子シミュレーションによる光活性化アデニル酸シクラーゼの動態解析

• Project/Area Number: 23K14139
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 田口 真彦 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60879930)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 分子シミュレーション / 光活性化アデニル酸シクラーゼ / BLUF ドメイン / ハイブリッド QM/MM 法 / 自由エネルギー計算

Outline of Research at the Start

OaPAC は光駆動型 cAMP 合成酵素であり, 光を用いた cAMP 濃度変調により細胞機能を制御できる. X 線構造解析により分子構造が明らかにされたが, 光受容ドメインにおける光化学反応を決定するには至っておらず, また, 光受容ドメインが酵素ドメインをどのような構造変化の伝搬により制御しているかといった動的描像も捉えられていない. 本研究では QM/MM ハイブリッド自由エネルギー法を用いて, まず光化学反応機構を決定する. 次に, ドメイン間をまたぐ動的な構造変化描像を明らかにし, OaPAC の機能発現機構を解明する. さらに複合的な光制御の実現に向けた色変異体の設計を目指す.