急げ！
「生命の海」の海図づくり
タンパク結晶量産技術研究所
text : 喜多充成 photo : 凸凹卍「からだをつくるもとになる」。たしか給さらに多くの人々が新世界を目指して航海

食のポスターにはそう書いてあった。
「肉に出た。全ゲノム解読も同じです。解読しも魚も牛乳も好き嫌いしちゃいけないよ、たから生命現象がわかったわけではない

大事な栄養なんだからね」と聞かされた子が、ゲノムの世界のなかに必ず答えがある

供時代の記憶があるからか、スーパーコンことはわかった。世界中の研究者が試行ピュータをギンギンに使ったり超高輝度X錯誤の積み重ねで進めてきたライフサイエ線をぶち当てたりするサイエンスの対象とンスの研究の手法はここ2年ぐらいでがらしての「タンパク質」が、現在の生命科学りと変わり、そのターゲットとなっているのにおけるもっともホットな領域だと聞いてがタンパク質なんです」

も納得するにはちょっと時間がかかる。

柔和な笑みを浮かべながら、壮大な歴ましてやタンパク質の「結晶化」が鍵だ

史絵巻になぞらえてライフサイエンスの今と言われても、「なんで肉や魚や牛乳の主を概観してくれるのは、理化学研究所の宮成分が、氷や塩や水晶のように結晶になっ野雅司さん。てしまうの!?」と戸惑ってしまうのもムリは世界最高性能を誇る大型放射光施設「スプリング8」に隣接して2001年4月設立ない。
しかし、世紀はすでに変わっている。とされた、理研・播磨研究所のハイスループ

りわけ2000年6月の「ヒトゲノム全解読」をットファクトリー（HSPF）長をつとめる人物境に、それ以来、生きとし生ける生命科学だ。そして宮野さんが顔を覗かせているの研究者たちは、こぞって新世界に向け船装置がHSPFの開発したタンパク世界を探を漕ぎ出しはじめたのだ。

検するための秘密兵器「TERA」である。

「今のライフサイエンスをめぐる状況は、大航海時代にマゼランの艦隊が世界1周を今はタンパク大航海時代のまっただなか成し遂げた時点とほとんど同じだろうと思うんです。1周したから世界がわかったかといえばそんなことはない。だが世界が有限であることを彼らが実証したからこそ、214 +++ iNTERNET magazine +++しかしなぜタンパク質の、それも結晶が重要なのだろうか。

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D+++ iNTERNET magazine +++215そもそもタンパク質とは20種類のアミノにすぎない。それから17年を経た今年の酸の連なりとしてつくられる。そのアミノお正月、筆者はインフルエンザに感染した。

酸の紐がらせん状になったりシートのよう寒気がしたと思ったらアッというまに体温な形になったりし、さらに3次元的に複雑は39.4度。過去の経験から、これはかなりに折り畳まれ、特定の形となったときにはの悪性だとあわてて休日診療の病院に駆じめて機能を発揮するものなのである。

け込み、聞きかじりの知識で「最近、イン「重要なのはタンパク質の 3 次元構造、フルエンザのいい薬が出たらしいのです

つまり立体的な原子配置なんです。これをが」とドクターに聞いてみた。するとちょう分析するためにX線は非常に強力な武器

どデスクに開かれていた医学雑誌に「ノイとなる。しかしその前提条件として、分析ラミニダーゼ阻害剤」のことが書いてあっ対象となるタンパク質の試料が規則正しくた。副作用はわずかで、A型にもC型にも並んだ状態、つまり結晶になっていなけれ効く。ウイルスだけが必要とするノイラミニばならない。それをつくるのが大変だった

ダーゼをピンポイントで撃破する薬だといんです」

う。処方してもらったら、効能書きどおり結晶とは「空間的に周期的な原子配列翌日には平熱に戻り、アッというまに健康を持った固体物質」と定義される。立方体体になってしまった。医薬の進歩を実感すのサイコロを並べて空間を埋めていくのはる、劇的な経験だった。

たやすいが、そのブロックが複雑な形状を「それはよかったですね（笑）
。これからしていたら、それを並べて空間を埋めるは、そういう効き方をする薬や、副作用がのは急に難しくなる。しかしウイルスだっ少ない薬がどんどん出てきます。たとえばて結晶に「なることがある」し、タンパク質成人病を予防する薬となれば、自覚症状のの結晶だって存在「しないわけではない」。

ない健康体の人に処方するわけですから、辞書の定義にもその程度でしか出てこな副作用の可能性は限りなくゼロにしなけれいタンパク質の結晶を「大量生産する」のばならない。臨床治験だけでなく、タンパは困難をきわめる作業だ。それを自動化

ク質の構造のレベルからその薬が効くしくするのが「TERA」の目指すところであり、みを明らかにしておかないといけなくなる

HSPFは多くの種類のタンパク質の構造をわけです。

どんどん明らかにしていこう！と設立され道具も何もなかった1985年にノイラミニた研究所なのである。

ダーゼの構造が明らかにされたというの「 ラボラトリー ではなく ファクトリー

は、丸太のカヌーと椰子の櫂で太平洋を渡と名付けたところに、まるで工場で大量生るぐらい大変な、ある意味で奇跡的な仕事産されるように成果を出していきたいといだったと思います。1つのタンパク質の構う意志を感じ取っていただきたい」（笑）

造を解明するというのは、かつてはノーベということなのだ。

ル賞級の学者の 20 年がかかりで、できるかどうかという仕事だった。でもHSPFはピンポイントで効く薬が量産される!?

それを、1週間でやろうとしています。それも従来は4人から5人がてんてこまいになってやっていた作業を、マシンを管理する

1985年にオーストラリアで「ノイラミニダーゼ」酵素の構造が解明された。この酵素

216 +++ iNTERNET magazine +++1人で済ませてしまおうという自動装置なんですよ」

はインフルエンザの感染と増殖に不可欠のかつてこの連載にもご登場いただいた

タンパク質で、そもそも酵素とは機能が明

超微量元素の分析のプロフェッショナル、らかになっているタンパク質の別の呼び方

東京理科大の中井泉教授も常連さんの「スインターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&Dこれが「タンパク質結晶」だ！
直径2ミリほどのウェル（溶液の受け皿）を72個備えたプラスチックのプレートには管理コードとバーコードがレーザーとインクジェットプリンターで刻印され、沈殿用の溶液や添加剤の濃度とpHを変えたトータル2500プレート、18万種類のサンプル溶液の結晶成長のようすを順次、観察することができる。溶液の顕微鏡写真をパソコン上に取り込むことで観察を自動化、結晶生成のスループットを大幅に向上させた。
「手作業で何人もの人間がかかわっていた作業が、機械の監視のための1人で間に合うようになりました」（菅原光明研究員）。しかし、出てきた数万点の画像から結晶ができているサンプルを見いだすのはいまだ手作業。この写真はウェルの中に生成されたタンパク質結晶だが、資料として提供されたCD-ROM に収録された4280枚の画像から筆者が目を腫らして探し出した1枚。現在、この部分を自動化する技術の開発も進められている。

ウシ・ロドプシンの三次元構造モデル
ワシントン大学のパルチェフスキー教授のグループと理化学研究所の共同研究で明らかにされた、網膜で光センサーとして働くタンパク質「ウシ・ドプシン」の構造模式図。結晶化が非常に困難だが、似たような構造のタンパク質は生物界には非常に多く存在、それらの解明への足がかりとなることから、米科学雑誌『Science』（2000年8月）
でもこの成果は大きく扱われた。
「スプリング８」ではこのほかにも「カルシウムポンプタンパク質」など大物タンパク質の構造解明という大きな成果が次々と生まれている。

プリング 8」は、普通の実験室で使われて元構造をシミュレーションし、その機能をいるX線発生装置の1億倍の明るさという予測する手法の研究も開発され、精度を世界最高輝度のX線を発生する施設だ。

上げてきている。さらには莫大なコンピュ無機化学や固体地球物理、材料科学なータパワーを投じ、DNA配列から決定さど、さまざまな分野の研究者がそれを試料れるアミノ酸の並びから、タンパク質の 3の分析に利用して「かつては見えなかった次元構造を計算で予測しようという研究も世界を見る」ために、ここを利用している。

進んでいる。

そしてこの「スプリング8」にタンパク質「しかしライフサイエンスが物質を基盤と結晶という試料を供給するのが「TERA」

する学問である限り、事実は人間の存在をだ。何万通りと条件設定を変えたタンパク超えたところにあるだろうと思います」

質の溶液を管理し、結晶生成と観察を自最初に胡椒を持ち帰って大金持ちにな動で行ない最適な試料をセレクションするった人間がいたからこそ、多くの人が、リのだ。

スクを承知で東インドや新大陸を目指し航こうした道具が、生命を構成する機能部品・タンパク質の解明を強力に推し進める海に出た。帰らぬ者も多かったが、確実に世界は広がっていった。

「エンジン」となっている。その一連の仕事

21世紀はライフサイエンスの時代……。の先には先にあげたインフルエンザの特今世紀の始まりにあちこちで掲げられたス

効薬のような、画期的に効く新しいタイプローガンだったが、蠱惑的な輝きを放つタの薬を作るという目標も見えている。

ンパク質結晶の顕微鏡写真にその実像の原子や分子の性質からタンパク質の3次理化学研究所
播磨研究所
ハイスループット
ファクトリー
所在地：兵庫県佐用郡三日月町光都1-1-1
www.riken.go.jp
www.spring8.or.jp

一端を見た思いがした。

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D+++ iNTERNET magazine +++217

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