高速QM/MM自由エネルギー計算法の開発と新規蛍光プローブの分子設計

• 研究課題/領域番号: 24K01446
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分32010:基礎物理化学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 八木 清 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30401128)
• 研究分担者: 加藤 幸一郎 九州大学, 工学研究院, 准教授 (30888889) ; 花岡 健二郎 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 教授 (70451854)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2026年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2025年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2024年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 量子化学計算 / 分子動力学計算 / 蛍光プローブ / 酵素反応 / 光化学反応

研究開始時の研究の概要

本課題では、計算化学により蛍光プローブ・蛋白質の相互作用と光化学過程を解明し、さらに、有機合成化学・情報科学と連携することで新規蛍光プローブを開発する。蛍光プローブは細胞イメージングを用いた生命科学研究に必要不可欠である。特に、特定の蛋白質を選択的に蛍光標識する蛍光プローブは極めて重要である。そのため、量子化学(QM)と分子力場(MM)を組み合わせたQM/MM計算に基づく高速自由エネルギー計算法を開発する。これを蛍光プローブ・蛋白質結合体へ応用し、標的とする蛋白質を認識・結合した時にのみ光る新規蛍光プローブを設計する。