Analysis of proton transfer in enzymatic reactions based on quantum theory

• Project/Area Number: 24K01687
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
• Research Institution: Osaka Medical and Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 村川 武志 大阪医科薬科大学, 医学部, 助教 (90445990)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡島 俊英 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (10247968) ; 鈴木 守 大阪医科薬科大学, 医学部, 非常勤講師 (40280507) ; 栗原 和男 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 上席研究員 (50354890) ; 安達 基泰 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 上席研究員 (60293958)
• 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: トパキノン / SFX / 中性子結晶構造解析

Outline of Research at the Start

酵素は化学反応を効果的かつ特異的に進めるため，触媒過程の各段階で活性部位環境が最適化される．各過程での触媒反応は，これまで遷移状態理論を中心に議論されてきたが，近年，特に触媒反応の根幹を担うプロトン移動において，量子論的観点の重要性が指摘されている．本研究では，中性子，XFEL，放射光X線の三種類の量子ビームを連携させた結晶構造解析を展開し，触媒反応におけるプロトントンネリングや，原子核の量子性に基づくプロトンの非局在化など，量子論的視点に基づく触媒反応の解析を行う．