高速QM/MM自由エネルギー計算法の開発と新規蛍光プローブの分子設計

• Project/Area Number: 24K01446
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 八木 清 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30401128)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 幸一郎 九州大学, 工学研究院, 准教授 (30888889) ; 花岡 健二郎 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 教授 (70451854)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2026: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2025: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2024: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
• Keywords: 量子化学計算 / 分子動力学計算 / 蛍光プローブ / 酵素反応 / 光化学反応

Outline of Research at the Start

本課題では、計算化学により蛍光プローブ・蛋白質の相互作用と光化学過程を解明し、さらに、有機合成化学・情報科学と連携することで新規蛍光プローブを開発する。蛍光プローブは細胞イメージングを用いた生命科学研究に必要不可欠である。特に、特定の蛋白質を選択的に蛍光標識する蛍光プローブは極めて重要である。そのため、量子化学(QM)と分子力場(MM)を組み合わせたQM/MM計算に基づく高速自由エネルギー計算法を開発する。これを蛍光プローブ・蛋白質結合体へ応用し、標的とする蛋白質を認識・結合した時にのみ光る新規蛍光プローブを設計する。