Creation of the oxygen-evolving center in photosystem II

• Project Area: Generative design to unlock the potential of protein function
• Project/Area Number: 25H02239
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (II)
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 庄司 光男 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (00593550)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2025: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: CaMn4O5クラ スター / 光合成水分解反応 / 光化学系II(PSII) / 構造基盤 / 人工光合成

Outline of Research at the Start

本研究計画は、光化学系II(PSII)の活性中心、CaMn4O5構造、を保持できる蛋白質を理論設計することである。これににより、光合成の水分解反応のより精密な反応機構が解明できる。より具体的には、以下の3課題を実施する。
1. 候補蛋白質探索:CaMn4O5構造を保持可能な主鎖骨格を持つ蛋白質を蛋白質構造データバンクから探し出す。
2. アミノ酸置換:候補蛋白質に対し、アミノ酸残基を置換することで、より最適な蛋白質を設計する。
3. 実現可能性評価:CaMn4O5構造を保持した蛋白質(ホロ体)に対し、分子動力学シミュレーション及び量子化学計算を実施し、変異体の構造安定性および反応性を評価する。