Integration of AlphaFold and molecular simulation for controlling conformational change of biomolecular motors

• Project Area: Generative design to unlock the potential of protein function
• Project/Area Number: 25H02299
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (II)
• Research Institution: Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences
• Principal Investigator: 岡崎 圭一 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 計算科学研究センター, 准教授 (50792529)
• 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: 生体分子モーター / 分子シミュレーション / AlphaFold / 構造予測AI / ATP合成酵素

Outline of Research at the Start

生体分子モーターは化学エネルギーを用いて一方向性の運動を行うが、それを可能にしているのは精緻かつダイナミックな構造変化である。この超多自由度の複雑な構造変化を理解し制御できれば、自然にはない動き方をする分子モーターを創出できる。本研究では、高精度構造予測AIであるAlphaFoldと分子動力学（MD）シミュレーションを統合したアプローチにより、構造変化を理解しさらに制御する変異を予測する。この手法を回転分子モーターである FoF1 ATP合成酵素に応用して、複数サブユニットからなる大規模複合体の階層的な構造変化制御を目指す。