Vol. 23, No. 4 (2023)

日本蛋白質科学会ニュースレター

第 23 回日本蛋白質科学会年会（名古屋）若手奨励賞受賞者コラム
2023 年 8 月 22 日
本年度第 23 回日本蛋白質科学会年会（名古屋）におけるルロドプシンである KCR が発見されました。KCR 発見以前

若手奨励賞受賞者の方から原稿をいただきましたのでここにに報告された陽イオンを輸送するチャネルロドプシンはすべお知らせします（演題番号順）。て非選択的にカチオンを輸送するのに対し、今回構造決定された KCR は細胞外側の選択フィルターによってカリウムの日本蛋白質科学会 役員会選択的な輸送を実現していることが判明しました。KCR の選択フィルターは KcsA をはじめとする従来のカリウムチャネ

YSA-01 杉田 昌岳（東京工業大学）

ルの選択フィルターと異なり非対称的でモノマー内の三残基

この度は第 23 回日本蛋白質科学会年会より構成され、KCR はユニークなカリウム選択機構を有することが明らかとなりました。

にて若手奨励賞をいただき大変光栄に存じます。ご選出くださった審査員の皆様、本本研究を行うにあたりご指導いただいた加藤英明准教授、研究の共著者の皆様、共同研究者の皆さま

福田特任助教をはじめとする研究室の皆様及び多大なるご支へ心より感謝申し上げます。

援を賜りました共同研究者の方々に心より感謝申し上げます。
これからも光によって様々な機能を示すロドプシンの不思議

受賞対象となった研究は、環状ペプチドと可能性を探求していきたいです。の膜透過メカニズムを明らかにするための分子動力学シミュレーションプロトコルを作成し、そのプロトコルに基づいて多数のペプチドの膜透過過程を解析したものです。分子動力学シミュレーションは分子の動きを実際に見ることができる有用なツールではありますが、非常に限られた数の分子の限られた時間の運動のみしか再現することが出来ないため、ともすると非現実的な挙動を見ることになってしまいます。今回の研究ではペプチドの遅い運動をサンプリング可能な手法

YSA-03 髙田 咲良（慶應義塾大学）の導入に加え、膜のモデルを POPC とコレステロールの混合膜にしたことで、膜透過時にペプチドがほぼ完全に脱水和さこの度は 2023 年度の日本蛋白質科学会

れる実験と矛盾の無いデータが得られるようになりました。

若手奨励賞をいただき、大変光栄に存じます。

膜透過可能なペプチドを合理的に設計することが可能となれば、細胞内の標的を特異的に阻害可能な新薬を効率よく開細胞の分裂位置やタイミング、極性など発することが可能となります。その目標へ向けて、より詳細を制御するためには分子がどこに存在するなメカニズムの解析と、まだシミュレーションで解析ができか（分子配置）が重要です。このような細胞ていない現象を再現する努力を続けていく予定です。

内の分子配置は、単純な分子間相互作用だけではなく、分子集団としての物理現象（反応拡散共役）により形成されることが明らかになってきています。私はこの反応拡散共役に基づく分子配置の形成原理について、精製タンパク質のみを内YSA-02 但馬 聖也（東京大学）
この度は第 23 回日本蛋白質科学会年会

包した人工細胞内再構成系を用いることで研究しています。

にて若手奨励賞をいただき大変光栄に思い

反応拡散共役では、波のように動く集団運動や、その場にとどまっているように見える静的な構造が形成されますが、ます。
本研究では、カリウムを選択的に輸送す静的なパターンは細胞サイズの空間で形成可能かどうかは明る光駆動型のイオンチャネルであるカリウらかではありませんでした。本研究では、以前に構築されたムチャネルロドプシン（KCR）の立体構造動的な波（バクテリアの Min 波）の人工細胞内再構成系をタをクライオ電子顕微鏡より決定し、従来のカリウムチャネルンパク質工学的に改変し、反応拡散共役に基づく静的なパタと異なる新奇のカリウム選択機構を解明致しました。

ーンの人工細胞内創成に成功しました。このパターンは空間周期性や非平衡性など、動物の体表で見られるチューリング

2021 年初めてカリウムに対して高い選択性を示すチャネ
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パターンの性質を全て満たしました。この成果は、チューリ

ジーの観点から細胞外マトリクスへの局在に伴う PRELP のングパターンが細胞内の静的な分子配置の形成原理として存弱い多重特異的相互作用の制御システム解明を目指して研究在しうることを実証するものです。

を進めています。

研究を行うにあたりご指導いただいた藤原准教授（慶應大）、本研究の遂行にあたりご指導いただいた津本浩平教授をは共同研究者の義永准教授（東北大）、そして土居教授（慶應大）じめとした東京大学津本研究室の皆様と、バイオシス・テクを含むお世話になっている方々に心より感謝申し上げます。

ノロジーズ株式会社の板東泰彦様、福田哲也様をはじめとした共同研究者の皆様に心より感謝申し上げます。

YSA-05 宗 正智（奈良県立医科大学、リーズ大学）
この度は 2023 年度日本蛋白質科学会若手奨励賞をいただき大変光栄に存じます。
私の研究は、蛋白質の異常凝集であるアミロイド線維の構造多型と病態の関連および構造多型を生み出すメカニズムの解明です。β2-ミクログロブリンが作るアミロイド線維は透析アミロイドーシスの原因として長年研究されてきたが、近年では遺伝性で異なる疾患に関わる変異体が見つかってきています。私は、透析アミロイドーシスに関連するV27M と全身性アミロイドーシスに関連する D76N を比較

YSA-04 小菅 啓史（東京大学）し、それらの物理化学的な特徴づけをおこないました。これ

この度は 2023 年度の日本蛋白質科学会らの変異体蛋白質のアミロイド線維のクライオ電子顕微鏡構若手奨励賞を頂き、大変光栄に存じます。

造は、モノマーユニットの構造はほぼ同じでしたが、フィラ

私は腫瘍抑制蛋白質 PRELP の多重特異メント間の相互作用が異なり、高次的な線維の形態が異なっ的相互作用に着目して研究を進めておりまていました。この構造多型を生み出す要因として、生理条件す。PRELP は細胞外環境において複数のサ下でのアミロイド形成速度とアンフォールディングの遷移状イトカインや受容体と結合する分泌蛋白質態の違いを見出し、アミロイド線維の一次核形成を変化させ、であり、最近になって PRELP によるがん細胞の増殖抑制作異なる組織への沈着や病気の発症を変化させる要因の解明へ用が注目されつつあります。本研究では、PRELP の多重特異とつながる成果を得ました。これらの変異体アミロイド沈着的相互作用に基づく腫瘍抑制メカニズムの解明を目指した研の組織特異性の要因を突き止め、発症機構の全容を解明すべ究を展開してきました。プロテオミクス解析により IGFI-R

く今後も研究を進めてまいります。

や p75NTR をはじめとした複数の PRELP の新規相互作用

本研究を遂行するにあたり、イギリス・リーズ大学 Sheena

蛋白質を発見し、組換え蛋白質を用いた物理化学的解析と細Radford 教授と研究室のメンバー、信州大学矢﨑正英教授、

胞アッセイを組み合わせることで、PRELP が µM 程度の比大阪大学後藤祐児教授をはじめ多くの方々にご支援、ご協力

較的弱い親和性でこれらの標的蛋白質と多重特異的に相互作いただきました。また、留学を支援していただいた中谷医工用することで機能を発揮していることがわかってきました。

計測技術振興財団に深くお礼申し上げます。

さらに現在では、蛋白質科学に基づき PRELP がどのようにして多重特異性を創出しているのかを紐解きつつ、バイオロ2

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YSA-06 小林 穂高（JST さきがけ）

YSA-07 中島 吉太郎（大阪大学）

このたびは歴史ある日本蛋白質科学会か

この度は、第 23 回年会において若手奨ら若手奨励賞をいただき、誠にありがとう励賞をいただき、大変光栄に存じます。

ございます。若手奨励賞シンポジウムにお本研究では、長期透析患者に特異的に発いては若手奨励賞優秀賞までいただき、大症する透析アミロイドーシスの発症機構を変光栄であると共に、背筋が伸びる思いで研究することを通して、生体内におけるアす。審査をしてくださった先生方をはじめ、ミロイド線維形成反応に影響を及ぼす因子

蛋白質科学会の関係各位の先生方に、心よりお礼申し上げまを特定し、アミロイドーシスの発症機構の一端を解明するこす。とを目指しました。研究においては、独自に開発を進めてい本研究では「蛋白質合成の制御過程を細胞内 1 分子イメーる超音波アミロイド誘導装置を用いて、透析患者から採取しジングで見る」ことに挑戦しました。あらゆる生命現象の担た血清検体が透析アミロイドーシスの原因蛋白質であるβ2い手である蛋白質は、mRNA がリボソームによって蛋白質へミクログロブリン（β2m）の線維形成反応に及ぼす影響を実と翻訳されることで合成されます。その重要性ゆえに、蛋白験的に研究しました。実験結果から、血清成分をβ2m モノ質合成の制御過程を明らかにするべく、長年にわたり精力的マー溶液に添加することによりβ2m のアミロイド線維形成に研究が行われてきました。ですが、実はその大部分は生化反応は抑制されますが、透析患者由来の血清は健常者の血清学的なアプローチ（例えば、細胞のライセートを試験管内でと比して、アミロイド線維を阻害する能力が低下することが解析するような手法）によるものです。そのため、蛋白質合示唆されました。さらに解析を進めると、血清環境中の血清成の制御過程がどういった因子によってどのように実行されアルブミン濃度の低下が生体内でのアミロイド線維形成反応るのかという「How, Who, Whom」については理解が進んのリスクとなり、アミロイドーシスの発症リスクとなりうるでいる一方で、それが細胞内において一体いつどこで実行さことを新たに発見しました。そして、血清アルブミンの阻害れるのかという「When, Where」については驚くほど明ら効果を組み込んだアミロイドーシス発症予測のための理論モかでありません。そこで本研究では、蛋白質合成の制御過程デルを提案しました。これらの研究結果とアミロイド線維形を細胞内において 1 分子レベルで見ることができる独自の新成反応が自己触媒的に進行することを鑑みると、アミロイド

規イメージング技術（図参照）により、その謎多き時空間的ーシスを根絶するためには、生体内のアミロイド線維形成にな側面に光をあてました。興味を持っていただけた方は、対する防御機構をよく理解し、加齢とともに起こる機能低下

Kobayashi & Singer, 2022, Nature Communications

を防ぎ、アミロイドの核形成を妨げることが必須であると改もご覧いただけますと幸いです。

めて痛感しました。

本研究を行うにあたり、いつも大らかな心で自由に伸び伸最後になりますが、日ごろからご指導賜っております後藤びと研究をさせてくれた Robert H Singer 教授（Albert

祐児先生（大阪大学）、山本卓先生（新潟大学）、共同研究者

Einstein College of Medicine および HHMI Janeliaの山口圭一先生（大阪大学）、野地真広先生（京都大学）に感Research Campus）には、この場をお借りして心からの感謝申し上げます。また、現所属の大阪大学大学院工学研究科謝を申し上げます。このたびの若手奨励賞/若手奨励賞優秀賞

量子計測領域（荻研究室）の荻博次先生と研究室の皆様、マを励みに、今後さらに面白い研究をすることで、蛋白質科学

イクロソノケミストリー共同研究講座の松田洋和さん（株式会に少しでも恩返しができればと考えておりますので、みなさま今後ともどうぞよろしくお願いいたします。

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会社ダイセル）と永松信二さん（株式会社ダイセル）に感謝

YSA-09 金村 進吾（関西学院大学）

いたします。これからもアミロイドーシスの根絶に向けた研この度は若手奨励賞をいただき、大変光究に貢献することを目指し、より一層研究活動に励みたいと栄に思っております。

思います。

哺乳動物細胞の小胞体では 20 種類以上の Protein Disulfide Isomerase（PDI）
ファミリー酵素が存在しており、基質タン

YSA-08 田中 達基（東京大学）

パク質のジスルフィド結合形成を伴った立

この度は日本蛋白質科学会若手奨励賞を体構造形成反応（酸化的フォールディング）を触媒します。

いただき大変光栄に存じます。

一方で、いくつかの PDI ファミリー酵素は血中や細胞表面にクリプト藻由来のカチオンチャネルロド存在していることが明らかになりつつありますが、細胞外にプシン GtCCR4 は 2017 年に名古屋工業おける酵素の機能の多くはわかっていませんでした。我々は大学・神取研究室によって報告され、その本研究において細胞外 PDI ファミリー酵素の新たな機能とし光感受性の高さ、不活化の小ささから新たて抗ウイルス活性機能を明らかにしました。実際には、細胞な光遺伝学ツールおよび網膜色素変性症に対する遺伝子治療

外 PDI ファミリー酵素は新型コロナウイルス感染症の原因ウ薬として研究されています。GtCCR4 はチャネルロドプシン

イルス SARS-CoV-2 のスパイクタンパク質 Receptor-2 と比べ 30 倍ほど高い光感受性を持ちますが、その理由はBinding Domain（RBD）のジスルフィド結合を還元し構造その量子効率やチャネル開時間では説明できませんでした。

崩壊（還元的アンフォールディング）させることで、ウイル

そのため我々は光感受性の低い GtCCR2 と高い GtCCR4ス感染を阻害していることがわかりました。また、細胞外 PDIの構造を決定し、比較することでその高感度光感受機構を明ファミリー酵素は SARS-CoV-2 のバリアントであるデルタらかにしようと試みました。

株、オミクロン株の還元的アンフォールディングを触媒し、弊研究室において GtCCR4 の X 線結晶構造解析にはそれらウイルスの感染をも抑制することがわかりました。本2018 年から取り組まれていましたが、今回クライオ電子顕成果は、レドックスを介した生体防御システムの理解及び、微鏡および人工脂質二重膜 nanodisc を用いることで構造決様々なウイルスに対峙する創薬研究への展開が期待されます。

定に成功しました。その結果、我々は基底状態の GtCCR4 に最後に、本研究に多大なご協力をいただきました奥村正樹

おいて 6 番目の膜貫通領域の細胞内側が大きく折れ曲がった准教授（東北大学）、高山和雄講師（京都大学）、齋尾智英教新規構造を明らかにしました。また構造および赤外分光実験授（徳島大学）、李映昊教授（KBSI）、松﨑元紀助教（徳島大の結果から、GtCCR4 はこの新規構造をとることによって活学）、馬渕拓哉助教（東北大学）、橋本里菜博士（京都大学）、性化に伴った主鎖の構造変化が小さいことが示唆されました。

渡部マイ氏（東北大学）および、山口研究室（関西学院大学）

我々はこの機構が GtCCR4 の高感度を生んでいるとの仮説の皆様に心より感謝申し上げます。

を立て、研究を進めています。
本研究を行うにあたり、濡木教授、志甫谷助教をはじめとした東京大学・濡木研究室の方々、神取教授、細島特任助教

YSA-10 氷見山 幹基（産業技術総合研究所）

をはじめとした名古屋工業大学・神取研究室の方々に大変お第 23 回日本蛋白質科学会年会において世話になりました。この場を借りて御礼申し上げます。

若手奨励賞を頂き、大変光栄に存じます。

また、当年会では蛋白質科学会若手の会代表として若手研受賞対象となった研究では、二量体を複究交流会を主催させていただき、盛況のうちに終えることが数集積した環状の四次構造を有するペルオできました。若手育成担当の先生方、運営スタッフの皆様、キシレドキシンの集合形態を、化学修飾でそして参加してくださった若手研究者の皆様に深くお礼申し制御する手法を開発しました。二量体界面上げます。のフェニルアラニンをシステインに置換すると、二量体間で生じていた疎水性相互作用が失われて、環状四次構造が二量体に解離します。ここに化学修飾でナフタレン環などの芳香環を付加すると、相互作用が再生し、環状構造を再構築できます。この Scrap and build のアプローチにより、二種類の変異体を交互に並べた人工的な集合体の構築にも成功しました。この研究に携わる前は、有機合成化学的に得られる分子4Vol. 23, No. 4 (2023)

日本蛋白質科学会ニュースレターと比較してタンパク質は分子と言うにはあまりに巨大かつ複話になりました。また、審査員の先生方をはじめとした学会雑で、簡単に構造や集合形態を変えられるものではないと考関係者の皆様に、この場を借りて厚く御礼申し上げます。

えていました。しかし、本研究を通して意外にもタンパク質が素直な挙動を示すことを発見し、分子としての制御可能性にワクワクしました。化学修飾により、20 種類のアミノ酸残基のレパートリーを超えて、自在な形状と機能を持った部位をタンパク質に導入可能です。今後も生体分子と人工分子を組み合わせて新たな材料を創製することを目指して研究に邁進していく所存です。
本研究を遂行するにあたり、共同研究者の方々に大変お世

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編集責任者： 前仲 勝実（北海道大学）
竹内 恒（東京大学）
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