Vol. 17, No. 5 (2017)

⽇本蛋⽩質科学会ニュースレター
第 17 回⽇本蛋⽩質科学会年会若⼿奨励賞受賞者コラム
平成 29 年 8 ⽉ 8 ⽇
本年度第 17 回年会における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お知らせします（演題番号順）。
⽇本蛋⽩質科学会 役員会

酸化還元電位を算出した先⾏の理論研究により、今までMtrF の電⼦移動はヘムの配置に沿って双⽅向に起こると⾔われていました。しかし、今回の研究において私はこの結晶構造の誤りを発⾒しました。そこで、分⼦シミュレーションを⽤いて分⼦構造をモデル・リファインし、改めて各ヘムの酸化還元電位を算出しました。その結果、先⾏研究と異なり、⼀⽅向的に効率的に起こる電⼦移動が導かれました。また MtrF は周囲の酸化還元環境に応じて、電⼦移動経路を切り替えることで最適化するメカニズムを保有していることも⽰唆されました。
最後になりましたが、今回の賞を励みにして蛋⽩質シミュレーションの新しいステージを切り拓いていく所存です。

2SA-01 清⽔ 将裕（京都⼤学）
この度は、若⼿奨励賞を頂き、⼤変光栄に存じます。
バクテリアのゲノム複製は複製起点でのDNA 開裂から始まりますが、その分⼦メカニズムはまだ明らかになっていません。
ゲノム複製開始時、複製起点には DnaA タンパク質や IHF タンパク質からなる複製開始複合体が形成しています。この複合体が直接⼆重らせん開裂に関わっているのか、そうでないのかが⻑い間議論されています。
私たちは、⼆重らせん開裂機構を明らかにするためには複製開始複合体の全体像を理解する必要があると考えました。
そこで分⼦シミュレーションによる構造モデリングと⽣化学実験を組み合わせ、この柔軟な複合体の構造解明に取り組みました。⽣化学実験は共同研究者である九州⼤学の⽚⼭勉教授の研究室の皆様にお願いしました。研究の結果、この複合体が三つの領域に分かれていることを突き⽌め、原⼦レベルに近い解像度で複合体の構造モデルを得ることができました。
また、複製起点上の DnaA 結合サイトの間隔が複製開始複合体の形成や DNA ヘリケースの⼀本鎖 DNA 装着に重要であることも明らかになりました。
今後は今回得られた構造モデルに基づき、複製起点のDNA 開裂機構にさらに迫っていきます。

2SA-06 鈴⽊ 和⼈（名古屋⼤学）
この度は⽇本蛋⽩質科学会若⼿奨励賞を賜り、⾮常に光栄に思っております。⼈⽣初の英語での⼝頭発表となり、隠し切れないほどに緊張したと同時に、得難い貴重な経験をさせていただきました。当会の運営に携わった⽅々、発表を通じ議論をさせて頂いた先⽣⽅に、この場を借りて厚く御礼申し上げます。
さて、私が所属している⽣物無機化学研究室（渡辺研究室）では、主に⾦属蛋⽩質をターゲットとし、その機能解析と応⽤を志向した、少し「変わった」研究が展開されています。その⼀つが、「外部添加物によるシトクロム P450 の基質特異性変換」です。P450 は、⽣体内で毒物の代謝などに携わる酵素として知られています。P450 が触媒する⽔酸化反応は産業的にも有⽤であり、その実⽤化が強く望まれています。しかし、酵素活性が⾼いことで知られる細菌由来のP450 は⼀般に基質特異性が⾼く、我々が望む反応へ利⽤することは難しいとされてきました。当研究室はこの基質特異性の⾼さを逆⼿に取り、天然基質に構造を似せた「囮の基質」（デコイ分⼦）を⽤いて P450 を「騙す」、というユニークなアプローチによって、P450 の基質特異性を変換することに成功しました。デコイ分⼦は P450 に「基質が結合し2SA-03 渡邉 宙志（東京⼤学）
このたびは、若⼿賞奨励賞を賜り光栄に存じます。今回の研究では、私は細菌の嫌気呼吸に関連するタンパク質 MtrF の分⼦構造と電⼦移動経路を計算機シミュレーションを⽤いて解析しました。
バクテリアの中には、細胞外の⾦属酸化物に電⼦を捨てることで、嫌気呼吸を⾏っているものがおります。その際に起こる⻑距離電⼦輸送の最後のプロセスを司っているのがシトクロムタンパク質である
MtrF のプロテインファミリーです。
数年前にこのプロテインファミリーの中で最初に MtrF の結晶構造が解かれました。それによると MtrF は 4 つのドメインから成り、ヘムを 10 分⼦結合しております。このヘムが電⼦移動を担っています。この結晶構造に基づき各ヘムの1Vol. 17, No. 5 (2017)

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た」と勘違いさせ、その誤作動を引き起こすので、本来はP450 が対象としない、⾮天然基質の⽔酸化反応が進⾏するようになります。本年会では、デコイ分⼦の化学構造を利⽤した、⽔酸化反応の⽴体選択性制御について議論させて頂きました。
当研究室では、他にも、ヘム獲得蛋⽩質を利⽤した病原菌の増殖阻害など、⾦属蛋⽩質を利⽤したユニークな研究が進⾏しています。興味をもった⽅は是⾮、ホームページを覗いてみてください。

2SA-08 滝沢 由政（沖縄科学技術⼤学院⼤学）
この度は、⽇本蛋⽩質科学会若⼿奨励賞を頂き、⼤変光栄に思っております。
本研究は、クロマチン⾼次構造の 1 つであるヘテロクロマチンに焦点をあて、ヒトHP1 タンパク質によるヘテロクロマチンの基本構造を、明らかにすることを⽬指し、私の古巣である早稲⽥⼤学胡桃坂研究室との共同研究として進めて参りました。私の⽶国留学で学んできたクライオ電⼦顕微鏡単粒⼦解析技術を⽣かし、結晶化が難しいヘテロクロマチン基本構造の三次元構造解析に挑みました。当初、ヒト HP1 クロマチン複合体は、⾮常にフレキシビリティが⾼く、解析が困難であると思われましたが、クライオ電⼦顕微鏡⽤の新型位相板を使⽤し、画像コントラストを上げることで、それを克服することができました。これにより、ヒト HP1 タンパク質によるヘテロクロマチン基本構造を、世界で初めて、三次元構造として明らかにすることに成功しました。この構造を⽤いると、クロマチンリモデリ
ング因⼦のヘテロクロマチンへのアクセスや、ヘテロクロマチン複製開始メカニズムが議論できるようになり、クロマチン⾼次構造の理解に⼤いに貢献できることが期待されます。
今後は、更にクライオ電⼦顕微鏡を使い、クロマチンを含めた⽣体超分⼦の三次元構造解析を⾏っていきたいと考えております。
最後に、本研究を遂⾏するに当たり、多くの助⾔を頂いた現所属研究室の Dr. Matthias Wolf、⾼純度に精製されたヒト
HP1 クロマチン複合体を提供して下さった、胡桃坂先⽣、町⽥博⼠を始めとする胡桃坂研究室の⽅々に感謝と御礼申し上げます。

2SA-07 浴本 亨（横浜市⽴⼤学）
⽇本蛋⽩質科学会若⼿奨励賞を頂き、⼤変光栄に存じます。本研究は、分⼦動⼒学シミュレーション（MD）と X 線⼩⾓散乱（SAXS）実験を相補的に連携させる事で、未知であった、溶液中のビタミン D受容体リガンド結合ドメインのアポ体、及び、アンタゴニスト複合体の様⼦を、原⼦レベルで初めて解明した研究です（Anami et al., J. Med.
Chem. 59, 7888 (2016)）。SAXS 実験は、低分解能ながら、蛋⽩質の溶液構造情報を得られる有⼒な実験⼿法なのですが、分⼦概形を議論するには、⾼分解能な構造情報が必要です。
本研究では、⾼分解能構造情報として、MD から得られる溶液構造モデルを⽤いました。MD を実⾏すると、⼒場の範囲内ではありますが、溶液中で安定な溶液構造モデルを得る事ができます。MD 中の構造は、⽴体構造に基づいて、構造的な根拠を持って出現しますから、構造変化のメカニズムにも迫る事ができます。ただし、シミュレーションできる時間スケールが短いので、MD から得られた溶液構造モデルが、実験で観測された構造や実験事実と⽭盾がないか妥当性を評価してやる必要があります。我々は、溶液構造モデルの理論
SAXS プロファイルを、実験プロファイルと⽐較してやる事で妥当性を確認しました。このように、SAXS と MD を相補的に⽤いる事で、実験的な根拠があり、かつ、物理的に無理のない溶液構造モデルを得る事に成功しました。
本研究は、池⼝満徳教授（横浜市⼤）、⼭本恵⼦教授（昭和薬科⼤）、清⽔伸隆准教授（⾼エネ研）、伊藤俊将准教授（昭和薬科⼤）の温かいサポートとご指導ご議論、また、実験を担当された⼭本研究室の⽳⾒康昭博⼠（現テキサス⼤）との詳細な議論を頂いた結果、達成できた共同研究です。感謝申し上げます。私にとって、今後の発展が期待できる⼤事な仕事になりました。MD を⽤いたビタミン D 受容体の活性調節機構や機能発現メカニズムのさらなる理解、及び、MDSAXS 相関構造解析⼿法のアンサンブル構造版への発展や他の蛋⽩質への適⽤に取り組んでいきたいと考えています。

2SA-09 野島 達也（東京⼯業⼤学）
⽇本蛋⽩質科学会若⼿奨励賞を受賞でき、嬉しく思います。
本研究では、界⾯活性剤によって誘起されるタンパク質の⾃⼰集合により形成される、⽔相から相分離した液状物質「タンパク質凝縮体:Protein Condensate」を開発し、その形成機構と構造解析、応⽤利⽤について報告しました。「秩序だって⾼度に凝縮したタンパク質を含む液状物質」という怪しいタイトルでの発表でしたが、話を聞いていただけた⼈にはまったくもってタイトル通りの研究であることが理解していただけたことと思います。
私の研究は蛋⽩質科学会の中でおそらく最も他の研究と関連が無いものでしたでしょうが、タンパク質の新たな物質状態を発⾒した意味において蛋⽩質科学会で発表する意義が⾮常に⾼いものであったと思っています。
また、本⼿法は様々なタンパク質に汎⽤的に応⽤が可能であり、⽬に⾒える実⽤的なスケールでの物質創成ができるという点で、実⽤応⽤的な価値が⾼いと考えています。
今後は基礎・応⽤の両⾯からタンパク質凝縮体研究を発展させていきたいと思います。

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本研究は JST-ERATO 彌⽥プロジェクトにおいて遂⾏しました。研究の進展を厳しくも⾟抱強く⾒守っていただきました彌⽥智⼀総括に感謝いたします。

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⽇本蛋⽩質科学会事務局
Tel：072-729-4125／Fax：072-729-4165
E-mail：jimu@pssj.jp
URL：http://www.pssj.jp/
編集責任者： 萩原 義久（産業技術総合研究所）
廣明 秀⼀（名古屋⼤学⼤学院創薬科学研究科）
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