Time-resolved XFEL crystallography and rational engineering of light-driven proteins

• Project Area: Non-equilibrium-state molecular movies and their applications
• Project/Area Number: 19H05777
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 岩田 想 京都大学, 医学研究科, 教授 (60452330)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野村 紀通 京都大学, 医学研究科, 准教授 (10314246) ; 近藤 美欧 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (20619168) ; 山下 恵太郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20721690)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥123,630,000 (Direct Cost: ¥95,100,000、Indirect Cost: ¥28,530,000); Fiscal Year 2021: ¥23,400,000 (Direct Cost: ¥18,000,000、Indirect Cost: ¥5,400,000); Fiscal Year 2020: ¥23,400,000 (Direct Cost: ¥18,000,000、Indirect Cost: ¥5,400,000); Fiscal Year 2019: ¥28,210,000 (Direct Cost: ¥21,700,000、Indirect Cost: ¥6,510,000)
• Keywords: X線自由電子レーザー / 構造ダイナミクス / 光遺伝学 / フォトクロミックタンパク質 / X線結晶構造解析

Outline of Research at the Start

光動作タンパク質分子内部で起こっている光によって駆動される異性化反応の非平衡動的構造基盤を解明する。さらに自然界に「あるがまま」のタンパク質光異性化反応を単に精密四次元時空間計測するのみにとどまらず、光刺激で機能モードのオン／オフや機能強度を「思うがまま」に切換え可能な、非侵襲的生体内計測や医療に有用な人工分子を、時分割立体構造データに基づいて合理的にデザイン・創出できることをいくつかの代表例で検証する。