ロドプシンの機能発現メカニズムの統合的理解と機能向上

• 研究領域: タンパク質機能のポテンシャルを解放する生成的デザイン学
• 研究課題/領域番号: 24H02268
• 研究種目: 学術変革領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 井上 圭一 東京大学, 物性研究所, 准教授 (90467001)
• 研究分担者: 藤本 和宏 名古屋大学, 理学研究科(WPI), 特任准教授 (00511255)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2029-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 91,910千円 (直接経費: 70,700千円、間接経費: 21,210千円); 2025年度: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2024年度: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円)
• キーワード: ロドプシン / レチノール / 分子ツール開発 / レチナール

研究開始時の研究の概要

微生物の持つ光受容膜タンパク質である微生物ロドプシンは、近年オプトジェネティクスや遺伝学的膜電位イメージングにおいて、広汎に用いられている。しかし、イオン輸送能や応答速度、蛍光量子収率など、多くの点において十分な分子性能が達成されておらず、適用できる範囲において大きな制限がある。
そこで本研究では、微生物ロドプシンの光反応のコアであるレチナール色素に着目し、その構造変化ダイナミクスや電子状態、さらに分子機能との連関を、分光学的、構造生物学的および計算化学的観点から詳細に明らかにする。そして、それらの知見を基盤とした生成的な計算化学的分子デザインによる高性能な新規ロドプシンの設計指針を得る。