Theoretical Study on molecular mechanisms of functional processes of biological molecules

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03195
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Hayashi Shigehiko 京都大学, 理学研究科, 教授 (70402758)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 分子シミュレーション / ハイブリッド法 / ロドプシン光受容体 / リボザイム / 薬剤耐性 / 酸化還元タンパク質

Outline of Final Research Achievements

We performed theoretical studies on molecular mechanisms of functional coupling and variability of the following five biomolecular systems: (1) photo-activation of a photo-sensitive ion channel transporter, microbial rhodopsin GtACR1, (2) photo-activation of a photo-sensitive ion pump transporter, microbial rhodopsin NpHR, (3) Enzymatic catalysis of hammerhead ribozyme, (4) drug-resistance of HIV-protease, and (5) redox process of cytochrome c.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

タンパク質や核酸などの生体高分子は顕著な分子機能を有する。特に顕著な分子機能性は、共役性と可変性である。多くの機能性タンパク質分子は、複数の化学現象を相関させる共役性を有する。このような機能共役性の解明は、そのタンパク質が関わる疾病に対する治療薬開発の幅を大きく拡げると共に、新規な機能性分子の設計指針の構築に大きく寄与をする。また、機能可変性の解明は、薬剤耐性への解決に重要となるのみならず、機能変換をもたらすアミノ酸変異の効率的な探索が重要となるタンパク質工学による機能性タンパク質分子ツールの開発に重要な指針を与える。