“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 47

July, 2017

業績紹介：大環状芳香族分子が室温で示すスピンバルブ機能"Room Temperature Magnetoresistance in an Organic Spin Valve with an Aromatic
Hydrocarbon Macrocycle"

K. Z. Suzuki, T. Izumi, X. Zhang, A. Sugihara, S.-T. Pham, H. Taka, S. Sato, H. Isobe, and S. Mizukami
APL Mater., 5, 046101, (2017), DOI:10.1063/1.4979548

佐藤宗太（東京大学理学系研究科
・A02 計画研究代表者）
ベンゼンやナフタレンといった、ごく単純な芳香族化合物を環状に連結することで、単位ユニットとなる

図 1：材料として用いた[6]CNAP の分子構造。

芳香族分子の性質を保ちながらも不揮発性の固体へと変換できる。それゆえ、OLED やリチウムイオン電池
といった素子へと応用できることを見いだしてきており、精密に構造制御された特異な分子構造、動的な秩序構造に由来する物性の活用例を示してきている。
今回、新たな取り組みとして、有機スピントロニク
ス素子への応用をめざし、その一例として有機スピン
バルブ素子への応用をねらった。有機スピンバルブ素
子とは、薄膜状の有機材料を、2 つの強磁性電極で挟んだ構造をもつ。この両強磁性層の磁化の向きの相対角に応じて、素子の電気抵抗率が変化する現象（磁気抵抗効果）が観測される。2004 年に、有機材料に対して、低温で 40%に達する磁気抵抗率の変化が報告され、

図 2：スピンバルブ機能の評価に使った素子構成。電極間の電気抵抗を測定すると共に、外部から磁場を加えることで、2 つの強磁性層の磁化の向きを制御できる。

一躍、有機材料への関心が高まってきた。より実用的には、室温で機能する材料の開発が求められている。
磁気抵抗効果を示す材料として検討した分子は、6分 子 の ナ フ タ レ ン を 2,7- 位 で 環 状 に 連 結 し た[6]cyclo-2,7-naphthylene ([6]CNAP, 図 1)であり、蒸着法によって様々な厚みの[6]CNAP を、Co/AlOx 電極と Ni80Fe20 電極の間に挟み（図 2）、5〜300 K の温度
範囲で磁場を掃引しながら電気抵抗値を測定した。その結果、15 nm 厚の[6]CNAP 薄膜に対して、5 K では
4〜6%の磁気抵抗率の変化が観測され、また、興味深
いことに室温付近の 300 K においても 1~2%の磁気抵抗率の変化が有意に観測された（図 3）。

図 3：15 nm 厚の[6]CNAP 薄膜に対して観測された磁気抵抗率。2 つの強磁性層の磁化の向きを赤/青→で模式的に示す。中央の層が[6]CNAP の薄膜である。

1

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July, 2017

業績紹介：重ねたお椀状に会合する湾曲した穴あき巨大グラフェン"Synthesis and Bowl-in-Bowl Assembly of a Geodesic Phenylene Bowl"

K. Ikemoto, R. Kobayashi, S. Sato, and H. Isobe
Angew. Chem. Int. Ed., 56, 6511-6514, (2017), DOI:10.1002/anie.201702063

むために、少し触るだけで割れてしまい、溶媒の揮発佐藤宗太（東京大学理学系研究科
・A02 計画研究代表者）

によって潮解して結晶性が失われた。さらに、炭素と水素だけという軽元素しか含まないために、回折点の信号強度が弱いにも関わらず、X 線損傷にも弱く、取り扱いが難しい試料であった。実験室に備えた X 線回大きな芳香族分子が示す、特異な構造に基づく独特

折装置では手に負えるはずもなく、最終的に、挿入光

な物性発現に興味をもって研究を進めてきている。平

源型の輝度が高い放射光 X 線を用い、高感度かつノイ面ではなく湾曲させることで、また、sp2 平面内に原

ズレスな PAD 検出器を用いた回折実験によって構造子欠損した「穴」を作り出すことで、これまでに知ら解析を達成した（図 1, KEK PF BL17A）。お椀のようれていない新しい物質群をうみだすことができると考に湾曲し、6 箇所の原子欠損による穴をもつ特徴ある

え、分子設計を行ってきている。メタ位を使って n 個構造が明らかとなり、お椀を重ねたダイマー構造の様のベンゼン環を互いに連結し、環状の化合物（[n]シク子を精密に明らかにすることができた。

ロメタフェニレン）を構築すると、[5]CMP は分子内

(a)
1.6°

の歪みによって湾曲することがわかってきており、ま1.7°

た、[5]CMP や[6]CMP は原子欠損したグラフェン分

1.6°
1.4°

3.2°

0.5°

0.7°
0.7°

1.5° 2.7°
3.9°

4.7°

子の構造をもつ。
今回、[5]CMP を核として、縁の部分に相当するメ
タ位を使って 5 つの[6]CMP 構造を融合させた分子（図1a）を設計し、カップリング反応を駆使して合成を達成した。分子式は C160H150、分子量 2072.96、直径 3 nmを超える巨大な分子ではあるが、精緻に構造が決まっ

1in

1 out

(b)

た単分子であるために、各種分光法による厳密な構造決定が可能である。当初、1H NMR スペクトルにマイ
ナーな不純物の信号が観測され、異なる精製法を用いても除去できない問題があった。濃度や温度といった条件を変えて測定し、また、1H NMR スペクトルを y軸方向に拡散係数に従って展開する DOSY NMR 法に
よって分子の大きさを見積もったところ、モノマーとダイマーとの平衡があることを見いだした。加熱するとダイマーが増加し、エンタルピー的には好ましくないものの、エントロピー的に好ましい過程であること
を実験的に見いだした。
この分子の単結晶の調製にも成功した。結晶性が悪い薄い板状晶であり、多数の溶媒分子が隙間に入り込

図 1：放射光 X 線結晶構造解析によって明らかになった、巨大お椀状ナノカーボン分子の構造。(a) 非対称
要素の構造。(b) パッキング構造。
なお、本研究は掲載誌の VIP 論文に選ばれ、Inside
Back Cover を飾り、Highlights 欄で紹介された（DOI:
10.1002/anie.201704621）。また、雑誌「化学」2017
年 7 月号で、解説記事とともに表紙を飾った。

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July, 2017

業績紹介：グラフェンの原子欠損した穴がフラーレンをキャッチ"Entropy-Driven Ball-in-Bowl Assembly of Fullerene and Geodesic Phenylene Bowl"

K. Ikemoto, R. Kobayashi, S. Sato, and H. Isobe
Org. Lett., 19, 2362-2365, (2017), DOI:10.1021/acs.orglett.7b00899
データを得られた。なお、分子 1 や、1 と C60 との会

佐藤宗太（東京大学理学系研究科
・A02 計画研究代表者）

合体の結晶データは、有機結晶のためのケンブリッジ
結晶構造データベースに登録する際に、分解能不足の警告が出た。
「通常の」有機分子ではなく、巨大な分子構造をもつために、この警告は避けがたく、これらの前ページで紹介したように、複数の原子欠損箇所をデータと共に原著論文として採択された。

もつ湾曲したグラフェン分子の合成に成功した。sp2

会合した分子構造は、C60 のディスオーダーの様子

炭素を基盤としたナノカーボンを用いた超分子会合体

を含め、構造決定できた(図 1b)。原子欠損部位であるの形成は興味をもたれており、電子顕微鏡によって、凹んだ中央部が C60 フラーレンを捕らえている様相がフラーレンの凸面がカーボンナノホーンの先端の凹面

明らかとなり、ナノカーボンの超分子会合体の化学にと相互作用している様子が観測されている。この認識

新しい知見をもたらした。

は、ファンデルワールス力だけで構成されていると考(a)

えられ、また、ナノホーンの先端は穴があいていると

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

も考えられているが、ナノカーボン材料の構造が不均一であることから、分子レベルでの構造と分子認識との相関は探索されていない。
今回、穴のあいたグラフェン分子 1 が、1 分子の C60
フラーレンを認識した、超分子複合体が得られること

t-Bu

t-Bu

+ C60

1ÉC 60t-Bu
t-Buを見いだした（図 1a）。分子 1 の重クロロホルム溶液に、C60 を加えたところ、1 の 1H NMR 信号が高磁場

t-Bu

1

t-Bu

(b)

側にシフトした。Job plot 解析から 1:1 会合体の形成がわかり、また温度可変 NMR 測定から、溶液中における熱力学を明らかにした。会合定数は Ka = 104 M–1
を超え，非常に強固な会合であることがわかり、また、
分子 1 の自己会合によるダイマー形成と同様に、エントロピー駆動による会合であることを見いだした。
1:1 会合体に対して、クロロホルム/メタノールの溶媒系を用いて単結晶を得た。前ページで紹介した、分子 1 のダイマーの単結晶構造解析と類似の複数の問題点があり、実験室に設置した単結晶 X 線回折装置では構造解析に値する良質なデータを得ることはできなかった。最終的に、KEK PF BL17A ビームラインにおいて、強輝度な集光 X 線を用いて統計精度の高い

top view

side view

図 1：(a) お椀型の分子が C60 を分子認識し、会合体を形成。(b) 放射光 X 線によって明らかになった結晶構造。中央部の凹面でフラーレンを捕まえる。
な お 、 本 研 究 は Angew. Chem. Int. Ed. 誌 のHighlights

欄 で 紹 介 さ れ た （ DOI:

10.1002/anie.201704621）。

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July, 2017

業績紹介：高い蛍光量子収率を示す大環状芳香族分子"[n]Cyclo-3,6-Phenanthrenylenes: Synthesis, Structure and Fluorescence"

Y. Tian, K. Ikemoto, S. Sato, and H. Isobe
Chem. Asian J., 12, in press, (2017), DOI:10.1002/asia.201700563

た分子構造、比較となる関連化合物が揃っている利点

佐藤宗太（東京大学理学系研究科
・A02 計画研究代表者）

を活かし、大環状芳香族化合物の蛍光量子収率の秘密を解き明かしたい。

中心部に「穴」をもつ大環状芳香族分子に対して、その特異な分子構造に由来する独特な物性の発現をめざして研究を行ってきている。本領域のニュースレ
ター2017 年 5 月号で紹介したように、3 分子のフェナ
ントレンを、その 3 位と 6 位とを用いて互いに連結した，[3]cyclo-3,6-phenanthrenylene ([3]CPhen3,6、図1)は、1965 年に最初の合成が報告されたものの、光学物性は明らかにされていなかった。この分子は青色に蛍光発光し、その量子収率は 75%と高く、OLED の発光材料として用いると、ほぼ理論限界に達する高い効率を示す有用な分子であることを見いだした。
今回、山本型のカップリング反応を用い、フェナン
トレンのユニット数 n が異なる一連の大環状分子を一回の反応で同時に合成し、溶解度の差やクロマトグラ
フィーを用いて単離することができた。n = 3 である

図 1：[n]CPhen3,6 の合成スキーム。

planarsaddle[3]CPhen3,6 の収率が 35%と最も高く、[8]CPhen3,6 は0.3%と低い収率ながらも単離・構造決定に至った。
[6]CPhen3,6 は、おそらく溶解度が非常に低いために単離するに至らなかった。
各分子の単結晶 X 線構造解析を行ったところ、[3]CPhen3,6 は平面型、[4]および[5]CPhen3,6 はサドル

n=3

f = 75%n=4

f = 32%n=5

f = 80%Möbius型、[7]および[8]CPhen3,6 はメビウス型の構造をとる
ことがわかった（図 2）。この構造的特徴は、溶液状態における UV-vis 吸収のレッドシフトの程度に反映されることがわかった。いずれの分子も青色の蛍光発光を示し、[3], [5], [7]および[8]CPhen3,6 では、その量子効率は 75〜85%と高かった。一方、[4]CPhen3,6 の量子効率は 32%と顕著に低かった。
今後、精密設計された分子構造と、明確に決定され

n=7

f = 80%n=8

f = 85%

図 2：単結晶 X 線構造解析によって明らかになった[n]CPhen3,6 の構造と、各分子の量子効率(φ)。

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July, 2017

業績紹介：5 角形を含む剛直なカーボンナノチューブ分子"Pentagon-Embedded Cycloarylene Molecules with Cylindrical Shapes"

S. Hitosugi, S. Sato, T. Matsuno, T. Koretsune, R. Arita, and H. Isobe
Angew. Chem. Int. Ed., 56, in press, (2017), DOI:10.1002/anie.201704676[3]CR の結晶を得ることができ、実験室に備えられ佐藤宗太（東京大学理学系研究科
・A02 計画研究代表者）

た回折計での測定を検討したところ、ある程度の質のデータが得られたものの、初期構造を解くことができなかった。収率が低く試料量が極めて限られるために、得られた結晶試料を迅速に測定する必要があり、あい

芳香族分子をユニットとして環状に連結し、中央部

ちシンクロトロン BL2S1 ビームラインを初めて使用に穴をもつ大環状型の分子の合成を探求してきている。

した。朝から夕方までの日中のみの運転時間しかなく、有機合成化学の手法によって精密に分子設計すること

配送した実験器具が最寄りの配送センターでのトラブ

で、分子レベルで sp2 炭素ネットワークが定まり、長ルで夕方まで届かないトラブルにも見舞われたが、他さまでもが制御されたカーボンナノチューブ分子をうのビームラインスタッフの方にまで器具をお借りする

みだすことができている。カーボンナノチューブの基などして予備検討を進めさせてもらえ、なんとか最後本的な構造は sp2 炭素が 6 角形に並んだ構造であり、の 2 時間弱で回折データを取得することができた。解分子においてはその部分構造が切り出されている。

析の結果、ラボ機のデータでは、おそらく発散角が大5 角形や 7 角形の構造を取り入れてもカーボンナノ

きいために回折点の分離が悪く、単位格子を正しく決チューブが形成できることが、ペンタヘプタイトや定できなかったことがわかり、放射光 X 線の利用に

ヘッケライト構造として提唱されてきているが、そのよって構造解析を達成できた。予想外の溶媒分子の構

ような分子の合成は報告例がない。今回、初めて sp2造が明確に決定され、結晶化溶媒の NMR 解析も併用

炭素が 5 角形に並んだ部分構造を有するカーボンナノ

して結晶化溶媒の取り違えであったことがわかった。

チューブ分子の合成に成功し、単結晶 X 線構造解析を

この溶媒分子がうまく充填することで、結晶成長した

含め、その構造を明らかにすることができた。

と考えられる。[3]CR の構造は、分子設計した通りに、

ルビセンは 2 つの 5 角形を含む芳香族分子であり、円筒形に π 平面が湾曲して環状 3 量化したことが明ら

その 5 位と 12 位とをボリル化した化合物を合成し（図かになった（図 2）。環化構造をとることで、平面性の1）、Pt(II)触媒を用いた環化反応を行った。生成物はルビセン単体と比較して芳香族性が低下し、キノイド

剛直な構造にも関わらず十分な溶解度をもち、クロマ

構造の寄与が大きくなったことを見いだした。

トグラフィーによる単離精製の結果、環状 3 量体
（ [3]cyclo-5,12-rubicene; [3]CR) が 0.2% 、 4 量 体（[4]CR）が 1.4%の収率で得られた。

図 1：5,12-位 をボリル化したルビセンの構造。

図 2：放射光 X 線を用いた単結晶構造解析で明らかになった[3]CR の構造。

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July, 2017

業績紹介：酸素に不安定な鉄硫黄クラスターを用いてtRNA に硫黄を導入する酵素の構造機能解析"Biochemical and Structural Characterization of Oxygen-sensitive 2-thiouridine Synthesis
Catalyzed by an Iron-sulfur Protein TtuA"
Minghao Chen, Shin-ichi Asai, Shun Narai, Shusuke Nambu, Naoki Omura, Yuriko Sakaguchi,
Tsutomu Suzuki, Masao Ikeda-Saito, Kimitsuna Watanabe, Min Yao, Naoki Shigi, and Yoshikazu Tanaka

Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 114, 4954-4959, (2017), 10.1073/pnas.1615585114
た。鉄硫黄クラスターを再構成した TtuA は、無酸素

田中良和（東北大学生命科学研究科・A03
公募研究代表者）

条件下では沈殿することはなく、また十分な硫黄転移活性を示した。我々は、完全無酸素条件下で調製した
鉄硫黄クラスターを含む TtuA の結晶構造を決定し、4Fe4S 型のクラスターが、活性部位に結合しているこ

トランスファーRNA（tRNA）は DNA から転写されとを明らかにした（図、左）。通常、4Fe4S 型の鉄硫黄

たままの状態では正しく機能することはできず、塩基クラスターは 4 つのシステインによりキレートされる

修飾を受けて初めて機能できるようになる。tRNA のことが多いが、TtuA では 3 つのシステインによってキ塩基修飾には、メチル化、水素化、アセチル化など、レートされており、これが TtuA の鉄硫黄クラスター

様々なものが存在する。本研究では、一部の好熱古細が著しく不安定な原因であることがわかった。さらに菌の tRNA に存在し、高温環境下での tRNA の構造を

我々は、TtuA-TtuB 複合体の結晶構造解析にも成功し、安定化する硫黄修飾（2-チオリボチミジン：s T）を導活性部位へと続く TtuA のトンネルに、TtuB が長く伸入する酵素、TtuA- TtuB の反応機構を X 線結晶構造解

長した C 末端のループを挿入する形で、硫黄を供給す

析と生化学的解析により明らかにした。

。
ることを明らかにした（図、右）2

s2T は、硫黄転移酵素 TtuA と硫黄運搬蛋白質 TtuB
により tRNA に導入される。 TtuB はユビキチン様の蛋白質で、その C 末端にチオカルボキシル基（-COSH）
として硫黄を結合して運搬し、これを TtuA が tRNAへと転移する。しかし、研究開始当初、TtuA-TtuB による硫黄転移反応を解析する上で、2 つの大きな問題があった。それは、TtuA が非常に沈殿しやすい蛋白質
であることと、tRNA と試験管内で混合しても、硫黄転移反応が起こらないということである。反応溶液に少量の細胞抽出液を添加すると、わずかではあるが硫黄転移反応が観測されることから、何らかの補因子が必要であることは推察されていたが、それが何なのか

図：（左）TtuA の活性部位に結合した鉄硫黄クラスター（右）TtuA-TtuB 複合体の結晶構造

は長きにわたり明らかにすることができずにいた。
我々は、精製直後は薄い茶色を呈している TtuA が、時間が経つにつれ色がなくなり、その後、白濁沈殿することにヒントを得て、未知補因子が酸素に対して非常に不安定な鉄硫黄クラスターであることを突き止め6

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July, 2017

全体班会議印象記 1
内橋貴之（名古屋大学理学研究科・
A01 公募研究代表者）

本年度の全体班会議は 6 月 2 日〜5 日に沖縄科学技

A01 班岩田耕一先生によるご発表の様子

術大学院大学(OIS)の OIST カンファレンスセンターでを対象に動的秩序の探索が行われています。生体分子

開催されました。OIST の素晴らしいキャンパスと美に関する研究発表として、秋山修志先生（分子研）がしい海を眺望できる最高の立地のなか、充実した時間

結晶構造解析、広角X線散乱、高速AFMなどの計測手を過ごすことが出来ました。

法を駆使したKai時計タンパク質の構造解析、養王田先生（東京農工大）がX線一分子追跡法、結晶構造解析、
高速AFMを用いた分子シャペロンの構造機能解析、松村先生（立命館大、藤田さん(阪大)による代理発表）が細菌の細胞骨格タンパク質FtsZのX線結晶、シミュレ
イション、高速AFMによる構造解析について話をされました。私自身は高速AFMによる Kaiタンパク質の複合体形成について話をさせていただきました。最新のNMRを利用した研究として、内藤先生（横浜国大）による固体NMRを用いたグルカゴンアミロイド繊維形成の分子機構と脂質膜分断効果、池谷先生（首都大学

OIST から眺望する海東京）によるIn-cell NMRと細胞内分子クラウディングなど、計測技術開発とそれを活かした研究に関する発前半から本領域に加わっておられる班員の方々と表がありました。また、脂質膜に関して、岩田先生（学はもう長い付き合いとなり、また、昨年から参加され習院大）からピコ秒ラマンや蛍光分光を用いた脂質膜ている方々とも、国際シンポジウムを含めると今回で3 回目ということで、多くの参加者と比較的気軽に交流することができました。また、これまでの 4 年以上の粘度の分布、松森先生（九州大）はラフト蛍光マーカーの開発とラフト形成の計測について発表されていました。超分子の実験では高田先生（東工大、青木先生による代理発表）の高分子ゲルのロタキサン架橋とにわたる領域活動の大きな成果として、各班内および物性評価の話がありました。理論では、立川先生（横班を跨いだ、まさに網の目のような共同研究ネット

浜市大）のA03班平岡先生との共同研究によるカゴ型

ワークが構築されていることが印象的でした。自分が超分子錯体の安定性に関する考察、秋山良先生（九大）

得意とする計測手法や理論を活かした研究、あるいは専門とされる生体試料を多彩な手法により様々な角度から解析するなど、多様な研究スタイルによる研究進展の話を聞けるのは新学術の全体班会議ならではです。
私が所属するA01班では、様々な実験手法や理論を駆使して、有機超分子から生体分子までの幅広い材料
カンファレンスセンターで講演に聞き入る聴衆の様子

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July, 2017の固体表面における粒子選択性と朝倉大澤理論の有効た。アリのX線マイクロCT撮影なんかをしているOIST

性、東先生（琉球大）の光捕集複合体の自己組織化とらしい？研究をしているラボもあったようで、そちら

光集積のシミュレイション解析など、理論・シミュレも是非見学してみたかった！

イションの幅広い研究発表がありました。

昼間の班会議のあとは恒例の夜の部ですが、今回も毎

今回はこれまでにない企画として、OISTの概要説明

晩夕食後に盛大に交流会が行われました。毎回のことと4つの研究室の研究紹介、その後に研究室見学が実施

ながら本領域の参加者は皆さん体力があり、深夜までされました。OISTの日本の大学とは思えないほどの充活発な議論で盛り上がりました。交流会で他大学の先

実かつスタイリッシュな施設とインターナショナルな生が連れてきた学生さんや若い研究者、大御所の先生雰囲気に驚愕しました。大学入口にある研究紹介を兼方と気軽に話ができることは、いつもながら大変素晴

ねたトンネルギャラリーからして、もう普通の大学でらしいと思っています。

ないことが十分わかります。見学中は周囲の人とすごすぎる設備の話で随分盛り上がりました。こんな環境で研究できるとは羨ましい思いを禁じえません。

深夜まで活発な議論が続く交流会の様子
本領域の全体班会議も今回で最後で、あとは班員全員が集まれるのは国際シンポジウムでしょうか。私個人は、本領域で様々な分野の方と交流ができ、多くの方との共同研究が生まれ、ある意味人生を変えた期間

OIST 入り口のトンネルギャラリーでした。全体班会議に参加して、日常から離れた環境
4つの研究室の中から私は銅谷先生の神経計算ユで普段会わない方々と顔を合わせてサイエンスの議論

ニットを見学させていただきました。光遺伝学を利用ができたことは、その後の研究を進める上での大きなしてセロトニン神経活動とマウスの辛抱強さを調べたエネルギー源になりました。もうこんな機会が無いか研究について、研究員の方が素人にも大変分かり易いと思うと寂しい限りですが、今後も本領域、班会議で説明をされ、普段の自身の活動範囲でなかなか聞けなの出会いを大切にし、研究に励んでいきたいと思いまい内容でもあり、非常に興味深く聞くことが出来まし

す。

集合写真

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July, 2017

ため、意外と新鮮な気持ちで発表でき、好評でした。

全体班会議印象記 2
三宅弘之（大阪市立大学理学研究科・
A02 公募研究代表者）

まず、佐藤宗太先生は加藤グループとの共同研究成果

写真である「サイボーグ分子」の紹介の後、144 成分からなる巨大な 4 価ゴールドバーグ多面体に属するカプセ
ル分子の合成に成功したとの報告がありました。三宅からは動的な配位結合を活用したらせん型金属錯体の動的反転と伸縮挙動について進捗状況と今後の展開に新学術領域「動的秩序と機能」の最後の全体班会議
が 6 月 2 日（金）～5 日（月）に沖縄県沖縄科学技術
大学院大学（OIST）カンファレンスセンターにて、佐藤宗太先生（東京大学）と東雅大先生（琉球大学）のお世話で開催されました。小雨のなか那覇空港に到着し期間中の天候に不安を感じましたが、2 日目からは良い天気に恵まれ、素晴らしい環境で研究ディスカッションと沖縄の雰囲気を満喫することができました。
小生にとっては初沖縄で、到着早々いきなり空港での待ち時間に味わった沖縄料理にいささか興奮気味でした。ここでは A02 班の発表の様子を中心に報告いたし

ついて報告をしました。松浦友亮先生（大阪大学）は
A02 班の班員である神谷由紀子先生（名古屋大学）との共同研究として、アゾベンゼン含有オリゴヌクレオチドを用いた、リポソームによるタンパク質発現反応の光刺激による制御について報告されました。鈴木大介先生（信州大学）は BZ 反応を示す高分子微粒子の短周期なミクロ空間パターンの変化について報告されました。飯野亮太先生（自然科学研究機構）は結晶性多糖を加水分解するセルラーゼやキチナーゼを用いて、運動の方向性を決める因子は何かについてタンパク質工学の観点から現状を報告されました。

ます。様々な勘違いや推測が入り混じっているかもしれませんが何卒ご容赦ください。
初日（6／2）は領域代表の加藤晃一先生（自然科学研究機構）の挨拶の後、OIST の紹介と 4 つの班に分かれての施設見学会がありました。OIST の研究環境はすばらしく、機器設備はもちろん最先端であり、また、
建物全体のデザインがオープンで、自由な雰囲気で活発な研究が行われている様子を感じとることができました。見学会のあとにホテルにチェックインし、夕食会、および懇親会で（ほとんどのメンバーにとっては４年目となるので）気心の知れたメンバー間の親睦をさらに深めることができました。

ホテルの窓からの素晴らしいビーチの眺め
3 日目（6／4）は班友である澤田知久先生（東京大学）からペプチド－超分子錯体ハイブリッドの構造について報告がありました。2nm もの大きな穴の空いた
ネットワーク構造の形成と、共存するアニオンや有機
ゲスト分子への置換基の導入によりネットワーク構造が変わる興味深い系でした。次いで長田裕也先生（京都大学）から A03 班の杉山正明先生との共同研究の成果である小角中性子散乱によるらせん型超分子の構造決定とキラルアルコールの不斉増幅について報告があ

今回の班会議をお世話してくださった佐藤宗太

りました。重田育照先生（筑波大学）からは、いくつ先生によるご発表の様子

かのタンパク質の動的構造変換の様子を MD シミュ
レーションにより再現できることを示されました。そ2 日目（6／3）に第 2 班のメンバー5 人による発表がの後、千葉順哉先生（富山大学・井上将彦先生代理）ありました。今回は今までの班会議とは異なり、あいから人工 DNA の合成と天然 DNA との比較について

うえお順の後ろからの発表でした。いつもは会議の最有機合成化学的アプローチを報告されました。二木史後の方で話をすることが多い方が班の最初に話をした

朗先生（京都大学）はポリアルギニンの生体膜透過に

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July, 2017

よる曲率誘導について話をされました。杉安和憲先生（物 質・材 料 研 究 機 構 ）からポルフィリン誘導体の集合体形成の動的挙動について、エネルギーランドス
ケープに基づく高次構造と機能の制御において、速度論的な粒子の形成と熱力学的なファイバーの形成について詳しく報告されました。また、今後の方向性についてもディスカッションされました。神谷由紀子先生
は人工核酸により発動する細胞様機能の構築として、蛍光色素を導入した人工核酸の細胞内での機能発現に

A02 班班長の平岡先生と筆者。9 月のついて報告されました。さらに、片山勉先生（九州大

錯体化学会討論会でシンポジウムを学）は大腸菌染色体 DNA の複製系に関して、ATP–

開催いたしますので、是非お越し下さい。

DnaA や DARS–DDAH 連動システムについて報告されました。最後に班長である平岡秀一先生（東京大学）

毎日のディスカッションは大いに白熱したため時間から新しくデザインした水溶性ナノキューブの作成と、が予定よりも押してしまい、夕食に間に合わせるため

熱安定性と速度論的安定性、およびゲスト包摂能力と大急ぎでホテルへ移動することもありました。最終日

体積変化、さらには、自己集合型 Pd 錯体の形成経路にも飛行機に間に合うかどうかギリギリの状態の方が多ついて報告がありました。

く最後まで活発にディスカッションが行われていました。どの演者も領域内共同研究を活発に行なっており、研究の濃密な進展を伺うことができました。

班友の長田裕也先生によるご発表の様子
２日目のミキサーの様子
4 日目（６／５）は芳坂貴弘先生（北 陸 先 端 科 学
技 術 大 学 院 大 学 ）から非天然アミノ酸の特異的導入

次回はいよいよ最後の会議として、浜松にて国際会

技術を活用した光クロスリンクについて最近の成果を議を行うと連絡がありました（2018 年 1 月 20 日（土）

紹介されました。大谷亮先生（熊本大学）は錯体化学－21 日（日））。この領域で活動する残り期間は少なくを利用した脂質膜の合成と複合体の粘性について発表

なりましたが、素晴らしい研究成果が生み出されるとされました。錯体脂質のモルフォロジーの変化や相転大いに期待される 4 日間でした。

移温度の変化など興味深い系でした。上野隆史先生（東京工業大学）はフェリチンタンパク質内での金イオンの集積・金クラスターの形成などタンパク質の結晶化を活用した材料の開発に向けたお話に加え、フェリチンの結晶化過程をＨＳＡＦＭで観測できる（A01 班 内
橋先生との共同研究）ことを紹介されました。最後に、新井亮一先生（信州大学）はタンパク質の複合体を人工的にデザインして形成することに関して最近の成果を報告されました。
帰阪の飛行機に搭乗するまでの待ち時間を利用して大急ぎで立ち寄った首里城（守礼門）。

10

“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 47

July, 2017

全体班会議印象記 3も既存の大学の概念を超えた贅沢な施設で羨ましい限り」に尽きます。

山本量一（京都大学工学研究科・A03 公募研究代表者）

昨年から公募研究で A03 班に参加させていただいております。早いもので、前回の長浜市での全体班会議から 1 年が過ぎてしましました。研究期間も残り半分弱となり若干焦りを感じているところですが、先ごろ
6 月 2 日〜5 日に沖縄科学技術大学院大学（OIST）にて行われた全体班会議の模様について、個人的に感じたことなどを、ご報告させていただきます。
今回は、まず場所について述べない訳にはいきません。会場となった OIST は沖縄本島の中部に位置し、那覇から車で 1 時間弱北上したところにあります。
キャンパスは海岸線からそう遠くない小高い丘の上にあり、そこから見下ろす沖縄の海は一面エメラルグ
リーンで、ここより景色の美しい大学キャンパスは、
世界中探してもどこにもないに違いないと確信させるほどでした。

カンファレンスセンターでの講演の様子
一方で、贅沢さの代償なのかシニアに偏った人口構成を反映してかはわかりませんが、普通の大学にありがちな、雑然としつつも活気に溢れた独特の賑わいに欠ける点については、老婆心ながら少し気になりました。せっかくこれだけの素晴らしい施設ですから、
OIST 単体での活動に加えて、日本中・世界中の大学や研究機関との人的交流をさらに促進することが、ひいては OIST の存在価値を高めることにつながるのは間違いなさそうです。そういう意味で、今回本新学術
領域の全体班会議の会場として OIST を利用したことは、まったく理にかなっていると思った次第です。
さて、そろそろ肝心の全体班会議についてご報告しなければなりません。1 日目には OIST のラボ見学会があったのですが、あいにく私は別の用務で到着が遅く、参加することが出来ませんでした。2 日目は、朝9 時から夕方 19 時まで、15 分刻みで 25 件の講演がありました。午前中は、領域代表の加藤先生のご挨拶に続いて A03 班から多岐にわたる内容の発表がありま

OIST の建物内より珊瑚礁の海を望むしたが、議論が白熱し、予定をかなりオーバーしての集合写真・昼食となりました。午後は、A02 班、A01

広い敷地内には、非常に設備の整った研究室が居並班、A03 班の順で、密度の濃い発表がありました。超ぶ研究棟に加え、教員や大学院生のための居住施設の分子や人口生体分子が思いのままに作られる（様に見ほか、保育園や簡単な商業施設も併設されています。

える）のは、いつ聞いても驚きの連続です。これらのその一角にカンファレンスセンターがあり、今回全体

難問に計算科学がどこまで貢献できるかも興味深い問

班会議で使用したメインホールも最大 500 人収容の立題です。また、個人的には飯野先生が触れられた「機派なものです。OIST を訪れるのは今回が初めてでし能を実現するためにシーケンスをデザインする」といたが、感想を一言で表すなら、「物質的にも精神的にう問題が、我々シミュレーション稼業で言うところの11

“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 47

July, 2017

「逆問題」と同じで、実現に向けてどうしたものかと

最後に OIST 周辺の様子についてご紹介します。今

純粋に興味を持ちました。ぜひ何らかの進展に期待し回参加者の宿となったのは、OIST からバスで 10 分程たいところです。 A03 班から発表のあった膜や自走

度の海沿いにあるホテルモントレ沖縄でした。さすが細胞の問題は、自分自身の興味の対象と非常に近く、大規模なリゾートホテルだけあって、100 名を有に超

個人的に大変興味を持ちました。

える大集団にも関わらず、朝食も夕食も十分に余裕を

3 日目は午前中に 12 件の発表があり、午後は班員

持って取ることができ、おかげで参加者同士のコミュの自由討議の時間に充てられました。4 日目は午前中

ニケーションの促進にもつながったように思います。

に 13 件の発表があり、お昼で散会となりました。い

夕食後も議論は尽きることなく、1 日目と 3 日目はホ

ずれの発表も興味深く、手元のメモに基づいて個別にテル内の会場で、2 日目は近所の居酒屋へと場所を移コメントしたいところですが、紙面の都合でそうもいし、講演会場とは異なる和気あいあいとした雰囲気のかず、以下のざっくりとした感想に終止しますことを中で、思う存分討論が続けられました。このような催

ご容赦ください。全体的に、いずれの研究も確実に進しが、我々にとっては新しい人間関係を構築するため展があったことと、質疑応答が白熱したものであったの、学生たちにとってはこれまで聞きたくても聞けなことが、強く印象に残る全体班会議でした。本領域

かった質問を先生方にぶつけるための絶好の機会を提は、超分子と生体分子について、合成から物性測定、供してくれることは言うまでもありません

計算科学による解析から応用に至る柱となる研究がホテルの目の前こそ白い砂浜のプライベートビーチ

しっかりしていることが最大の強みであり、加えてそでしたが、このあたりの海岸は岩場が多く、断崖絶壁の周辺にそれぞれ興味深い研究が絶妙のバランスで分で有名な「万座毛」、ダイビングで有名な「真栄田

散していることが成果に幅をもたらしていると（勝手岬」、灯台のある「残波岬」など、有名な景勝地が近ながら）再認識すると同時に、それぞれの研究の進捗

くにあります。当然外国からの観光客も多く、ホテル

状況に大きな刺激を受けました。私が担当する公募研の中も国際色豊かなで楽しげな雰囲気でした。ぜひ、究では、細胞や微生物が集団で運動する際に示す、非今度は私用で家族と再訪したいところです。

生物には見られない特徴的な運動の起源について、単純なモデルを用いて理解を深めることを目標としております。全体の位置付けとしては、貴重な周辺部分の一角を担わせて頂いていると自覚しておりますので、あと１年弱ではありますが、よりよい研究成果を得られるように努力いたします。

真栄田岬よりホテル方面を望む
文末になりましたが、今回の全体班会議の準備に時間と労力を費やし、大成功へと導いてくださった皆様、中でも特に、世話人である佐藤先生と東先生、琉球大学のスタッフ・学生の皆様に感謝申し上げて、結びの2 日目の夜のミキサーの様子。日付が変わって言葉といたします。

も話が尽きません…

12

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Newsletter Vol. 47

July, 2017

活動報告
第 69 回日本細胞生物学会大会シンポジウム

稲垣直之「新たな細胞内分子輸送機構Actin Waveと細胞形態形成」
今回のシンポジウムは、演者の半数が日本細胞生物学会の非会員でもあり、班員のNMRや高速AFM、１分

稲垣直之（奈良先端科学技術大学院大学・バイオサイエンス研究
科・A03 計画研究代表者）

子計測といった最先端の手法を交えた分子動態の解析の講演は学会員にとって大変新鮮であり、フロアからの活発な質問と熱気に溢れる議論がありました。また、
公募若手研究者の柏原さんが発表した細胞周期に伴う中心体の動態とメカニズムに関する講演もシンポジウ

加藤晃一（自然科学研究機構岡崎統合
バイオサイエンスセンター・
A03 計画研究代表者）

ムの趣旨に沿った大変興味深いものでした。シンポジ
ウムの最後には、「Meet the Speakers」の企画があり、各講演者と聴衆との間の活発な議論と情報交換が続きました。
最後になりますが、本領域と日本細胞生物学会会員

本領域は、2017年6月13-15日に開催された第69回
日本細胞生物学会大会のシンポジウムを共催いたしました。今年の日本細胞生物学会は、A03班員の水野健との有意義な交流の場としてのシンポジウムの機会をいただいた水野先生と、ご講演をいただいた演者の皆様に感謝を申し上げます。

作先生を大会長として仙台で開催され、大会初日に行われたシンポジウム「分子の集合・離脱がつかさどる
動的な細胞機能」をA03班員の稲垣と領域代表の加藤がオーガナイズしました。
本シンポジウムでは、細胞の機能を分子の動的な構
造変化や集合・離脱をといった、よりミクロの視点から焦点を当てた最新の研究成果を紹介し、本領域の活動や若手研究者の研究の紹介も交えて細胞機能の発現のしくみを議論しました。まず領域代表の加藤から本領域の活動内容とプロテアソームの分子マシーナリー研究の紹介がなされた後、秋山修志先生（A01 班員）、
内橋貴之先生（A01 班員）、佐甲靖志先生（A03 班員）、
柏原宏香さん（大阪大学大学院・ 医学系研究科）、稲大会長および講演者のシンポジウム後の集合写真。左から、柏原、稲垣、佐甲、水野、加藤、内橋、秋山

垣の順で以下の講演がなされました。
加藤晃一「生命分子の集合離散が織りなす細胞機能研
究の最前線」
秋山修志「藍藻生物時計システムにおける概日周期の根源と貫階層性」
内橋貴之「高速AFMで明らかにするKaiタンパク質間の動的相互作用」
佐甲靖志「細胞膜受容体の連動・会合体形成による情報伝達」
柏原宏香「中心体機能制御インターフェースとしてのアペンデージ構造の分子機構」

シンポジウム後の「Meet the Speakers」で演者と聴衆の間に続く議論13

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Newsletter Vol. 47

July, 2017

田中良和班員の研究成果が新聞に掲載される

A03 公募研究代表者の田中良和班員の研究成果が 2017 年 5 月 18 日付の朝日新聞(宮城版)に掲載され
ました。

14

“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 47

July, 2017

Blue Light Sensor Protein YtvA”,
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“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 47
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July, 2017

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16

“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 47

July, 2017

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“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 47
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18

“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
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