Generative design of protein molecular functions by molecular simulations

• Project Area: Generative design to unlock the potential of protein function
• Project/Area Number: 24H02259
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (II)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 林 重彦 京都大学, 理学研究科, 教授 (70402758)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北尾 彰朗 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (30252422)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥106,730,000 (Direct Cost: ¥82,100,000、Indirect Cost: ¥24,630,000); Fiscal Year 2025: ¥20,150,000 (Direct Cost: ¥15,500,000、Indirect Cost: ¥4,650,000); Fiscal Year 2024: ¥26,390,000 (Direct Cost: ¥20,300,000、Indirect Cost: ¥6,090,000)
• Keywords: 分子シミュレーション / 光受容イオン膜輸送体 / バイオセンサー / 酵素 / デザイナーリガンド膜受容体

Outline of Research at the Start

本研究では、分子シミュレーションを基盤として、求めるタンパク質機能の変調・改変を有
する新規な変異体を生成的にデザインする理論的手法の開発を行う。分子動画解析や時分割分光法などの時空間解析実験と共同でタンパク質機能の分子機構を解明し、分子機能を決定する分子的機能特徴量を同定する。そして、分子的機能特徴量の変調と相関しタンパク質機能改変を引き起こすアミノ酸変異予測構造を生成する理論手法を開発する。開発された理論手法を用いて、医療やエネルギー問題に関係する様々なタンパク質機能の改変予測を行い、実験研究との解析・実証のフィードバックループの形成を行う。