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November, 2015

業績紹介：酵母カーゴ受容体様タンパク質 Emp46p–Emp47p の pH 依存的な離合集散機構"pH-dependent Assembly and Segregation of the Coiled-coil Segments of Yeast Putative Cargo
Receptors Emp46p and Emp47p"
Kentaro Ishii, Hiroki Enda, Masanori Noda, Megumi Kajino, Akemi Kim, Eiji Kurimoto, Ken Sato, Akihiko
Nakano, Yuji Kobayashi, Hirokazu Yagi, Susumu Uchiyama, and Koichi Kato
PLoS ONE 10(10), e0140287, (2015), DOI: 10.1371/journal.pone.0140287

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）

2:2 であることが分かった。さらに Emp46pCC のコイル
ドコイル 2 量体形成面にあるグルタミン酸残基（E303）
が pH センサーとして機能していることが明らかになった。中性 pH の小胞体では、E303 の負電荷同士が反発し合うことにより Emp46pCC の 2 量体を不安定化

内山 進（大阪大学 工学研究科、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 公募研究代表者）

しているが、Emp47pCC とのヘテロオリゴマー中ではそれが安定化されていると考えられる（図 1 上段）。一方、
酸性 pH のゴルジ体では E303 の電荷は中和されEmp46pCC の 2 量体が安定化するため、ヘテロオリゴ
マーが解離するものと考えられる（図 1 下段）。

佐藤 健（東京大学 総合文化研究科・A03
公募研究代表者）

本研究の成果は、pH に応じて会合・解離する分子システムを創生するための設計基盤を与えるものである。

真核生物では、小胞体で合成された糖タンパク質はゴルジ体へと選別輸送される。その機能を担うのがカーゴ受容体タンパク質である。酵母では、Emp46pと Emp47p が哺乳類カーゴ受容体タンパク質のホモロ
グとして同定されている。Emp46p が小胞体に存在するためには Emp47p の存在が必須である。一方、Emp47p の局在は Emp46p の有無に依らないことから
Emp47p は Emp46p の受容体として機能していると考えられている。Emp46p と Emp47p は、中性 pH の小胞体ではヘテロオリゴマーを形成し、酸性 pH のゴルジ体では解離する。この pH に依存した離合集散の分子機構は分かっていなかった。Emp46p と Emp47p はコ

図 1：小胞体の中性 pH ではヘテロオリゴマー形成に

イルドコイル領域で相互作用することから、それらの平衡が偏る（上段）。Emp46p の E303 が pH を感知す

コイルドコイル領域（Emp46pCC と Emp47pCC）を用いるスイッチになっており、ゴルジ体の酸性 pH では、て生化学解析と質量分析を行った。

ヘテロオリゴマーが解離し、ホモオリゴマーになる（下

各種の解析の結果、pH 依存的な離合集散を in vitro

段）。

で再現することができた。また質量分析の結果から
Emp46pCC-Emp47pCC ヘテロオリゴマーの化学量論が1

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November, 2015

業績紹介：SAXS の時分割測定で見えてきた
アミロイド形成初期のタンパク質集合の様子"Early Aggregation Preceding the Nucleation of Insulin Amyloid Fibrils as Monitored by Small
Angle X-ray Scattering"
Eri Chatani*, Rintaro Inoue*, Hiroshi Imamura, Masaaki Sugiyama, Minoru Kato, Masahide Yamamoto,Koji Nishida, and Toshiji Kanaya (*equally contributed)
Sci. Rep.5, 15485 (2015), 10.1038/srep15485

茶谷絵理（ 神 戸 大学 理学 研 究科・
A03 公募研究代表者）

ローラーで高温ジャンプさせることで線維形成反応をセル内で開始し、これに同期させて SAXS 測定を実施した。その結果、約 100-200 秒後に低い散乱ベクトル領域での急激な散乱強度の増大が見られ、線維前駆中間体の形成が確認された。このときの散乱プロファイル

杉山正明（京都大学 原子炉実験所・
A03 公募研究代表者）

をモデルフィッティングすると、線維前駆中間体は柱状の規則構造をもつことが判明した。
その後さらにアミロイド線維構造への成熟化を意味する散乱プロファイルの変化も見ることができ、チオ
フラビン T 蛍光、FTIR、小角光散乱（SALS）の解析結

ア ミ ロ イ ド 線 維 は 、ア ミ ロ イ ド ー シ ス や 神 経

果も総合することで、最終的に図１のようなタンパク変性疾患に関与するタンパク質の異常凝集構質の会合および構造化スキームが提案された。アミロ

造 で あ る 。アミロイド線維形成初期には、オリゴマー

イド線維のクロス β 構造という規則構造の形成にはやプロトフィブリルなど、最終的なアミロイド線維に初期段階の規則立った集合化および構造発達が重要な

比べ会合数が小さく、なおかつ構造も未成熟な中間体役割を担うことが考えられる。

様凝集体の観察例が報告されている。しかしながら、これらの凝集体の分布量は少なく寿命も短いことが多
いため、これらがその後どのように成熟してアミロイ
ド線維の形成に至るのかについての詳細は不明であった。
われわれはこれまでに、ウシ膵臓由来のインスリンのアミロイド線維形成初期にオリゴマー様の中間体様凝集体である線維前駆中間体が一旦大量蓄積した
のち線維化する反応経路を見つけた（Chatani et al.,J. Biol. Chem. 289, 10399-410 (2014)）。そこで本研究では、この線維前駆中間体を経由する反応経路を解析対象として選択し、小角 X 線散乱（SAXS）プロファ
イルの時分割測定を行い、線維形成反応初期におけるタンパク質の集合プロセスをリアルタイムで追跡す

図 1：(a)インスリンの線維形成における柱状集合体のることにした。

サイズ発達の様子および(b)本研究結果より提案されインスリン水溶液は石英セルに封入し、温度コント

たタンパク質の初期集合および構造発達のスキーム

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業績紹介：黄色ブドウ球菌の 1 成分性膜孔形成毒素（αヘモリジン）の膜孔形成機構"Structural Basis for Pore-forming Mechanism of Staphylococcal α-hemolysin"
Takaki Sugawara, Daichi Yamashita, Koji Kato, Zhao Peng, Junki Ueda, Jun Kaneko, Yoshiyuki Kamio,
Yoshikazu Tanaka, and Min Yao Toxicon,(2015), 10.1016/j.toxicon.2015.09.033

田中良和（北海道大学 先端生命科学研究院・A01 公募研究代表者）

単量体の構造と膜孔の中の 1 分子とを比較すると（図 1）、膜貫通領域を形成するステム領域（図 1 赤の領域）がコンパクトに折り畳まれていることに加え、N 末端アミノラッチ（図 1 青の領域）が大きく構造

病原性微生物はホストの血球を破壊するために、膜変化している事がわかった。アミノラッチの構造変化

孔形成毒素と呼ばれる蛋白質を分泌する。膜孔形成毒は、N 末端に存在する Ile5、Ile7 による疎水性相互作

素は可溶性の単量体として分泌されるが、ターゲット

用が駆動力となっており、このようなアミノラッチの細胞上でプレポアと呼ばれる円状の会合体を形成した

大きな構造変化により引き起こされる物理的接触が引後、大きく構造変化して細胞膜中に膜孔と呼ばれる孔き金になり、折り畳まれていたステムがリリースされを形成して、ターゲット細胞を殺傷する。院内感染のることが明らかになった。プレポア中間体の構造から原因菌として知られる黄色ブドウ球菌は、様々な膜孔は、1 成分性毒素においても、過去に報告のある 2 成形成毒素を分泌することで知られる。黄色ブドウ球菌

分性毒素と同様、プレポア状態では膜貫通領域が局所の膜孔形成毒素は、単一の分子で構成されるα-ヘモリ

的にフレキシブルな構造を形成しており、それ以外は

ジンと、2 つの成分から構成される 2 成分性毒素に分膜孔とほぼ同じ構造をしていることが明らかになった。

類される。我々はこれまで、2 成分性毒素の膜孔およ

本研究により、黄色ブドウ球菌の全ての膜孔形成毒

びプレポア中間体の結晶構造を決定し、その分子機構

素の分子機構の詳細が明らかになった。今後は、膜孔を明らかにしてきた。一方、1 成分性のαヘモリジン形成に伴う分子の動的な挙動を利用した蛋白質工学的については、膜孔の結晶構造を決定しただけで、単量な研究を展開していきたいと考えている。

体やプレポアの結晶構造解析は成功できずにいた。本
研究では、長年に渡り構造決定できなかったαヘモリ
ジンの単量体とプレポア中間体の X 線結晶構造解析を行い、αヘモリジンの動的な膜孔形成機構を明らかにした。
簡単そうに思われる 1 成分性のαヘモリジンの単量体の構造解析が長きにわたり成功しなかった理由は、濃縮されると膜孔へと会合しやすいというαヘモリジ
ンの分子特性に起因する。そこで我々は、膜孔の結晶構造をもとに分子をデザインし、プロトマー同士の界面に変異導入する事で多量体へと会合しない変異体（H35A 変異体）を取得した。また、安定なプレポア
中間体を形成できる変異体として、膜結合部位周辺の

図 1：αヘモリジン単量体の構造（左）と、膜孔のう残基の変異体（W179A/R200A 変異体）を取得した。

ちの 1 分子の構造（右）。N 末端アミノラッチ（青の結晶構造解析の結果、これらは予想通り、単量体およ部分）と膜貫通ステム領域（赤の部分）の構造が大きびプレポア中間体の構造的特徴を有していた。

く変化しているのがわかる。

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第 2 回若手研究会

報告

増子貴子、そして立命館大学

生命科学研究科 寺内研

D2 の大山克明の 3 名が実行委員として会をとりまとめてきました。ここでは第 2 回の研究会での様子を実行米澤健人（奈良先端科学技術大学院大学
物質創成科学研究科・博士課程
3 年）

委員からご報告したいと思います。

企画講演 1
超分子科学における実験と理論の協奏大山克明（立命館大学 生命科学部・博士課程 2 年）初日の企画講演では、超分子科学分野から東京大学
総合文化研究科の平岡秀一先生と横浜市立大学生命ナノシステム科学研究科の立川研究室の増子貴子さんにご講演を頂きました。平岡先生と増子さんは 4 年もの間共同研究を続けられてきました。今回のご講演では、

増子貴子（横浜市立大学生命ナノシステ
ム科学研究科・博士課程 2 年）

お二方で共通される研究対象のナノキューブについて、実験的理論的アプローチをそれぞれお話していただきしました。
平岡先生は歯車状の両親媒性分子がメタノール溶媒中で単量体として存在しており、水を加えていくと分

蒲郡市西浦温泉は愛知県の三河湾に飛び出た半島に子同士が噛み合い一義的にサイコロのような 6 量体

位置しており、会場であるホテルたつきは半島の末端(16)を形成することを実験的に見出だしました。先生にある海に面した場所でした。そんな温泉地にて、新はこのナノキューブが自己組織化する上でエンタル

学術領域「生命分子システムにおける動的秩序形成と

ピー、つまり van dar Waals 力が重要であることを定高次機能発現」第 2 回若手研究会がスタートしました。

量的に見出だしました。更に、ナノキューブを形成す

今年の若手研究会も 10 月５日より 3 日間盛大に行われ、る歯車状両親媒性分子の置換基の効果や内包挙動など、総勢 44 人の参加者による交流がなされました。昨年と様々な特性を調べられています。今回のご講演ではナ違った点は、学生が主体となって、企画・運営に携わっノキューブの驚異的熱安定性を中心に述べられていまて来たことです。今回は、奈良先端科学技術大学院大した。質疑では、何らかの刺激でキューブが開くよう学・物質創成科学研究科 上久保研 D3 の米澤健人、横なシステムが構築できれば、汎用性の高い化合物にな

浜市立大学生命ナノシステム科学研究科 立川研 D2 のることが期待されるのではないかといった、参加者が第2回

動的秩序と機能2015.10 @西浦

若手研究会

ホテルたつき4

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共有する「動的秩序と機能」というコンセプトに基づいた議論が数多くなされていました。

企画講演 2
蛋白質科学における実験と理論の協奏
2 日目の企画講演では「タンパク質科学における実験と理論の協奏」をテーマに神戸大学の茶谷絵理先生と分子科学研究所の奥村久士先生に御講演を御願いしました。最新の研究内容にたいして内容の濃い質疑応答がみられました。質疑応答では、奥村先生と茶谷先

このナノキューブを理論的にアプローチされている

生による掛け合いも非常におもしろく大変印象に残っ横浜市立大学生命ナノシステム科学研究科の増子貴子ております。以下、2 名の御講演について感想を紹介

さんは、そのナノキューブの置換効果と溶媒効果につさせて頂きます。

いて、主に分子動力学計算を用いて計算されています。
具体的には、歯車状両親媒性分子の置換基を変えた二神戸大学 茶谷絵理 先生

種類のナノカプセル 16 と 26 のそれぞれの構造に対し茶谷先生には「アミロイド形成におけるタンパク質て、水とメタノール、あるいはその混合溶媒による溶凝集メカニズムへの実験的アプローチ」を題目に発表

媒効果を検証されており、ナノキューブを安定化させして頂きました。これまでの研究ではアミロイドは線る要因としてナノキューブ内で形成される CH-π鎖が維の形成過程が非常に早く，その線維形成初期を捉え非常に重要であることや、メタノール溶媒分子がそのることができませんでした。茶谷先生は高濃度の塩を

CH-π鎖を切るような働きをすることを明らかにされいれることで、この初期段階の種の観測に成功し、どていました。中でも、今回のご講演では、計算手順をのようにアミロイドがオリゴマー化するのかを実験で追って説明して頂けたので、理論の方々がどのように得られた情報を基に報告して頂きました。実験的に線して計算を行っているか想像出来た気がします。質疑

維初期段階の種の存在を示してくださり、理論との協では特に計算方法に関する内容や、26 の崩壊過程にお奏の重要性を示唆した御講演だと感じました。

いてメタノール分子がどのように崩壊に関わっているのかなどを詳細に聞かれており、丁寧な受け答えが印象的でした。分子が噛みあうことで形成されるナノキューブの自己組織化は、生体分子における鍵と鍵穴（基質が蛋白質内に取り込まれる様子）と通じるものがあるように感じると同時に、ナノキューブのように対称性の良い綺麗な分子が水中で自発的に構築されることに感動した方も多いと思います。
（奈良先端大・米澤健人）

分子科学研究所 奥村久士 先生
奥村先生には「アミロイド線維の分子動力学シミュ
レーション」を題目に発表して頂きました。理論・計算のアプローチをあまり知らない学生向けに分子動力学の基礎から説明して頂き、将来、理論の研究者と共同研究するための足場を作って頂きました。さらに、アミロイドが四量体を形成する際に単量体ずつ結合していく様を分子動力学シミュレーションの結果から報
告して頂きました。計算機の中のタンパク質は実際に水の中で揺らいでいる様をみているようで、タンパク5

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質が凝集していく様から一義に秩序をもつメカニズム

序化という壮大で複雑なイベントに対して、計算科学の存在を再確認すると共に大変驚きました。タンパクでのアプローチの大きな可能性を示してくださり、理質がある一定の秩序を保つ壮大なイベントに対して計論と実験との共同研究の重要性を再確認することがで算科学でアプローチしていく重要性を感じました。
（立

きました。

命館大・大山克明）

名古屋市立大の與語理那さん（B4）には「Fc 受容体との相互作用における抗体の構造変化から抗体の足場としての機能を考える」という題目で発表して頂きま

一般講演した。Fc 受容体と抗体が抗原を捉えた時の構造変化をX 線小角散乱解析や抗体分子自体の慣性半径の計測等から突き止め、従来考えられていた会合モデルではな

一般講演は学部生から先生までの計 7 名の方に発表

く、構造変化を伴うアロステリックモデルであるといを行って頂きました。本領域の特色を色濃く反映し、う研究成果を報告して頂きました。他の博士学生等と化学、物理学、生物学といった多岐にわたる分野の若引けを取らない堂々とした発表とその内容で、皆に非手研究者により発表して頂くことができました。聴衆

常に良い刺激を与えてくださいました。今後もこの領も、自らの専門分野を超えて積極的に質疑に挑戦して域を引っ張っていく研究をしてくださることを楽しみいました。以下、７名の方のご講演と私の感想を簡単にしております。

に紹介させて頂きます。

東京農工大の山本陽平さん（D2）には「グループⅡ
分子研の伊藤暁先生（助教）には「Aβ(29-42)のオリ型シャペロニンにおけるサブユニット間協調作用の解ゴマー化に関するハミルトニアンレプリカ置換法を用析」という題目で発表して頂きました。タンパク質のいた研究」という題目で発表して頂きました。水中のフォールディングの補助機能を持つタンパク質である

Aβに対してハミルトニアンレプリカ置換分子動力学

シャペロニンが ATP によりどのように構造変化するか、シミュレーションを実行し、その結果から自由エネル

またその変化による影響を、条件を変えて実験し、解ギー面を作成することで、どのように Aβがオリゴ

析することで明らかにした結果をご報告してください

マー化するかを定量的に明らかにしたという研究報告ました。構造のダイナミクスを追うだけではなく、１をして頂きました。この研究を通してタンパク質の秩

つの構造変化が別のタンパク質の構造変化を誘起して

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いるという点に着眼しており、複雑な生体内での具体

北海道大の陳明皓さん（D1）には「嫌気条件下での的なタンパク質の役割や機能を研究対象とする難しさ

鉄硫黄タンパクの結晶化」という題目で発表して頂きと、その面白さを知ることが出来ました。

ました。タンパク質中の鉄硫黄イオンクラスターがどのような構造であるかを調べるため、嫌気条件下で作成したタンパク質結晶を長波長 X 線構造解析で解析し、その電子密度からタンパク質中の鉄硫黄イオンクラス
ターの結晶構造を明らかにしたことを発表してくださいました。特に嫌気条件下での結晶作成の苦労話を全て笑いに変え、動画で明るく紹介してくださったことは印象深く、研究がうまく行かなくても決して諦めな
いことの大切さを皆に教えてくださいました。

奈良先端大の米澤健人さん（D3）には「Photoactive
Yellow Protein (PYP)におけるアルギニン 52 のプロトン化状態」という題目で発表をして頂きました。PYPの表層にあるアルギニン 52 がプロトン化もしくは脱プロトン化する条件を X 線構造解析や FT-IR 等の解析から系統的に解析し、PYP 内で生じる低障壁水素結合の存在を示唆する結果を発表して頂きました。様々な実験手法を駆使するだけではなく、計算科学との共同研究も積極的に行い、広い観点でタンパク質構造とそ

京都大の藤田貴敏さん（PD）には「分子集合体の秩序の機能の深淵となる情報を分子レベルで詳細に突き詰と機能」という題目で発表して頂きました。分子集合

めようとする真摯な姿勢は非常に学ぶべき点だと私は体の秩序と機能を解明するためにはどこに着眼点し、感じました。

どのような物理量を取り扱っていくべきか。また理論

立命館大の大山克明さん（D2）には「シアノバクテ家としてどの点の情報を重要視しているかについて、

リア時計タンパク質 KaiC の二状態変換」という題目で今までのご自身の研究成果をふまえて具体的に話して発表して頂きました。シアノバクテリア由来の KaiC

くださり、今後、この領域にどのように計算科学が貢は 24 時間周期で振動することが分かっていますが、そ献できるのかという壮大なテーマで発表して頂きましの構造変化の具体的な様子は明らかになっていません。

た。今回の若手の会の大きなテーマである実験と理論

そこで、その構造変化を BN-PAGE を用いて解析し、具の協奏にふさわしく、今後の本領域の更なる可能性を体的にリン酸化および脱リン酸化に伴って構造が伸縮示唆したご講演でした。
（横浜市大・増子貴子）することを解明した研究結果を発表してくださいました。タンパク質の緩やかな揺らぎを捉え、タンパク質
全体の振動の要因を明らかにした点で非常に興味深く、
まるでその様子を見ているかのような結果は非常に面白かったです。

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ポスターセッション

受賞者コメント

ポスター発表においても、蛋白質科学として分子シャ

本年度の若手研究会では優秀ポスター賞、並びに優秀ペロンを扱った研究や、アミロイドに関する研究など、質問者賞を設けました。優秀ポスター賞は、投票と質

そして超分子科学からはかご状に自己組織化するもの

問者数から、優秀賞質問者賞は企画講演での質問の数

や、UFO キャッチャーのような形をしているものを実とポスターでの質問数を考慮し決定しました。ここで験的理論的に展開されており、多種多様な素晴らしいは、それぞれの賞の受賞者からのコメントをご紹介し研究に触れ合うことができました。（奈良先端大・米

ます。

澤健人）
多分野の学生が一堂に会し、質問を積極的に交換し合う場となったので、このポスター発表は全員にとって、とても有益だったと思います。時間はだいぶ長めにとったにも拘らず、「聞き足りなかった」という声があがったのは本当に嬉しいことでした。(横浜市立大・増子貴子)
午後全ての時間を使ったポスター発表は､自分の担当時間以外でもディスカッションが盛んにおこなわれ、
非常に盛り上がりました。様々な分野の方々と自身の研究内容について意見交換でき、非常に有益な時間だったと思います。ディスカッションが終わるとすぐに別の人とディスカッションが始まる様はとても嬉し

優秀ポスター賞
大山克明（立命館大・生命科学

寺内研 D2）い光景でした。(立命館大・大山克明)
この度大変栄誉な賞を頂き、大変嬉しく思っております。これもひとえに協力してくださった方々や普段御指導をして頂いている寺内先生，
浅井先生のおかげだと考えております。この場をかりて御礼申し上げます。
3日間実行委員として参加させて頂き、大変多くのことを学ぶことができました。個人的には2日目の午後す
べてをつかったポスターセッションがとても印象的で、普段話せないような異分野の方とも深くディスカッ
ションすることができました。このような場から将来

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共同研究が生まれるのかと考えドキドキしていた記憶ります。今後もこの経験を生かして、自分のディスカッがあります。

ションスキルを磨いていきたいと思います。

今後もこの賞を励みに研究に傾注して参ります。最最後にこのような素晴らしい機会を設けてくださっ

後になりましたが、若手の会の企画・運営に携わってた運営スタッフの方、またずっと会場の後ろで温かく頂いた方々、見守ってくださった先生方にこの場を借見守ってくださった先生方にこの場をお借りしてお礼

りて御礼申し上げます。

を申し上げます。

甲斐詢平（東大院・総合文化 平岡研 M2）
この度ポスター賞を受賞できましたこと、大変嬉しく思います。多くの方と実りあるディス
カッションができ、ポスター発
表を楽しむことができました。
Pdイオンを用いた超分子錯体の自己集合メカニズム解明の研究を始めて約1年半が経ちますが、その間、様々な困難がありました。しかし、平岡先生をはじめとする沢山の方々にご指導いただき、成果を上げることができました。
今後は、博士課程に進学し引き続き研究に邁進してまいります。
最後になりますが、本若手の会を企画•運営してくださった委員会の方々にこの場を借りてお礼申し上げます。

振り返ると企画・運営において、我々実行委員の至らぬ点も多々あり、多くの方にご迷惑をお掛けしたかもしれないと反省していますが、参加者の皆さんのおかげでなんとか無事に第2回若手研究会を成功裏に終えることができました。最後になりますが、この会を優秀質問者賞陳

最後に開催するに当たり、世話人である上久保先生をはじめ、

明皓

（北大・院生命科学

田中研 D1）

今回、はからずも優秀質問者賞を頂き、心より光栄に思っております。本当にありがとうございま

会場係として手伝ってくれた吉田くん(上久保研D3)と篠原さん(上久保研M2)には多大なご尽力を頂戴しました。ここに改めて感謝致します。
若手研究会が来年も盛大に行われることを願って、このNews letter を締めさせて頂きます。

した。
今回の新学術領域若手の会で、様々なバックグラウ
ンドを持つ参加者たちが同じ旅館に3日間泊まり込み、非常に密度の高い議論ができただけでなく、学生が中心となって討論を盛り上げたことが特徴的でした。自分もそののびのびとした雰囲気に影響されて、このよ
うな光栄な賞を頂くことができましたが、この賞は決して自分だけのものではなく、発表をしてくださった
方々、そして議論に参加した全員のものだと思ってお9

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研究会報告ました。リン酸化状態に応じて KaiC のリング構造が動いていく Movie は圧巻でした。更にこの事より 24
時間という通常の化学反応に比べるとゆっくりとした
時間スケールで現象が進行していくメカニズムについ内山 進（大阪大学 工学研究科・A03
公募研究代表者）て実験的に論じて頂きました。前半の最後は名古屋大学の笹井理生先生(A03 班公募班代表者)に「Mesoscalemodelling of coupling between ATP hydrolysis andcircadian oscillation in KaiABC system（KaiABC システ
ムにおける ATP 加水分解と概日振動の結合について

杉山正明（京都大学 原子炉実験所・
A03 公募研究代表者）のメゾスケールモデリング）」と言うタイトルで計算科学の立場から概日振動のメカニズムについて解説していただきました。計算機によるシミュレーションから概日振動が出てくる事と実験的なデータとの検討が今後領域内共同研究としてより一層発展していくこと

第 53 回日本生物物理学会年会が 9 月 13 日から 15が大いに期待される内容でした。

日の日程で緑に囲まれた金沢大学角間キャンパス自然

後半の 3 題は、ATPase とアクチンについてのダイ科学本館にて開催されました。この年会の 2 日目に本

ナミックな運動の研究のご講演となりました。まず

新学術領域が共催となり「Formation of spatiotemporal

は、岡崎統合バイオサイエンスセンターの飯野亮太先

dynamic ordering mediated by ATP hydrolysis（ATP 加水生(A02 班公募班代表者)に「Single-molecule high-speed

分解が介在する時空間動秩序の形成）」をテーマとし

imaging analysis of ATP-driven molecular motors（ATP 駆て、筆者らがオーガナイザーとなりシンポジウムを開動分子モーターの１分子高速可視化解析）」と題し催させて頂きました。

て、生体中の回転モーターである ATPase の駆動メカ

シンポジウムでは、本領域の 6 名の班員の先生方にニズムに関する講演をして頂きました。1 分子観察に

ATP 加水分解により引き起こされる生命現象に関すより実際にモーターが回る様子を捉え、そこからる最新の研究成果を発表していただきました。前半のATP の加水分解状態や構造変化を説明した内容は興3 演題は ATP 加水分解が重要な役割を担っている時

味深いものでした。次に東北大学の水野健作先生

計タンパク質における概日振動に関するご講演をお願(A03 班公募班代表者)に「Roles of actin dynamic

いいたしました。まずは、立命館大学の寺内一姫先生

ordering in cell migration and mechanosennsing（細胞の(A03 班公募班代表者)に「A self-sustaining and

力覚応答と増殖におけるアクチン動的秩序の役割）」

temperature-compensated circadian rhythm reconstituted inと言うタイトルで、細胞が移動の際に、ATP を加水

vitro in a minimal system containing three Kai proteins

分解しながら Actin 集合体が移動していく機構を可視（３つのタンパク質で再構成できるシアノバクテリア化技術を用いて解析した研究を紹介していただきましの生物時計）」と題して、Kai タンパク質におけるた。特に、運動の 3 つの段階における G-Actin 単量体

ATP の加水分解により動く概日時計の全体像を紹介の濃度を変数とした重合モデルを用いて細胞移動の様して頂きました。その上で示された CBB 添加を行う子を説明した内容は印象的でした。全体の最後は九州と電気泳動で KaiC のリングの 2 つの状態が検出され大学の秋山良先生(A01 班公募班代表者)にるという分析手法を駆使した最新の研究の成果は大変「Spatiotemporal dynamic ordering regulated by ATP

興味深いものでした。次に、分子科学研究所の秋山修hydrolysis and effective attraction between negatively

志先生(A01 班公募班代表者)に「KaiC as Circadiancharged sites in a biofluid（生体溶液中での ATP 加水分

Pacemaker of Cyanobacterial Circadian Clock」と言うタ解による同符号電荷間引力制御と時空間動秩序）」とイトルで、ATP の加水分解に伴う KaiC の微妙な構造

題して、生体溶液中での ATP 加水分解による同符号変化を詳細な結晶構造解析に基づき紹介していただき10

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電荷間引力制御と時空間動秩序ついて、カチオンを介した引力発生機構と ATP の加水分解による価数変化に注目した統計力学の観点からの研究を説明して頂きました。
シンポジウムを通して時間・空間スケールの異なる生命現象の中で ATP の加水分解がミクロな構造変化
や相互作用の変化を引き起こし、その構造変化が運動へと繋がっていることが明瞭に示されました。更に場合によっては、それぞれの局所的な運動が協調的に動くことで、定常的でありながら動的な運動が生み出さ

オーガナイザーの内山(左)と杉山(右)れる様子は、とても印象的でありこの協調性が動的秩序の形成において重要な因子であるという事が印象付
けられました。また、領域内の班員の先生方の講演で本シンポジウムが構成されておりますことからわかる
ように、生物分野における本領域の研究分野の広さと深さが印象付けられるシンポジウムでもありました。
学会会場は市内から離れた自然豊かなキャンパスであり、シンポジウムは朝早くからのスタートでしたので、聴衆が集まるかを若干心配しておりましたが、杞憂に終わり、最後には立ち見が出るのほどの大変活気のあるシンポジウムとなりました。質疑応答も活発に行われ、シンポジウムの研究テーマに対する高い興味を感じることが出来ました。改めてこの場を借りて、ご講演頂いた方、熱心に講演を聞いてくださった方、緑に囲まれた金沢大学角間キャンパス

さらに、加藤領域代表にお礼を申し上げます。

講演者の先生方とオーガナイザー・領域代表との記念撮影。(左より、水野先生、笹井先生、寺内先
生、飯野先生、内山、杉山、秋山(良)先生、秋山(修)先生、加藤先生)

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“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 27

November, 2015

受賞報告

環の反転挙動を必要とする点です。アニオン応答性π電子系の共有結合オリゴマーに関する研究の中で見出したキラル光学特性を発現するアニオン駆動型らせん

前田大光

構造（図 1c 左）において、EXSY 解析による溶液中で（立命館大学 薬学部・班友）の M 型⇔P 型反転速度を評価する際には、A02 班班長の平岡秀一先生と貴重な議論をさせていただいたことを

このたび Banyu Chemist Award (BCA) 2015（万有生

ここに記載させていただきたいと思います。

命科学振興国際交流財団）を「超分子集合体を形成す

受賞課題における独創性は、独自に開発したπ電子

るイオン応答性 π 電子系の合成」という課題で受賞さ系を基盤とし、未開拓であったπ電子系イオンの配列せていただくことになりました。この賞は日本の有機制御を実現し、新たな分子集合体形態を提案したこと

合成化学分野における若手研究者の独創性を喚起し、にあります。電荷積層型集合体の形成を端緒とし、静優秀な人材を育成することを目指して設立され、有機電反発により実現困難である電荷種分離配置型構造の合成化学分野において優れた業績をあげ今後の発展が寄与を明らかにした点は、分子集合体に対する新たな期待される 40 歳未満の若手研究者を表彰するもので形成原理を与えるものとして、きわめて高い斬新性・す。今年は私を含め 6 名への受賞が決定されました。

革新性を有するものです。既存にはない集合体形態の審査に関わられた先生方にこの場を借りて心より感謝

構築や物性発現を実現する基盤として、新規骨格を有申し上げます。

するπ電子系の設計・合成が位置づけられていること

われわれのグループでは、ピロール環などから構成

から、本研究により有機合成の意義を改めて示すことされる新規π電子系の合成を基軸として、その分子認ができました。この受賞を契機に、次元制御型集合体

識能や集合化挙動に焦点を当て研究を行ってきました。

の構成ユニットであるπ電子系のイオン駆動による動

これまで、①非環状型π電子系による金属錯化集合体

的挙動の解明に向けて、領域内の先生方との共同研究の形成と動的挙動の発現、②非環状型π電子系によるを精力的に実施し、班友としていっそう努力したいと

多様なアニオン会合体の形成とキラル光学特性の発現考えております。

（図 1a–c）、③アニオン応答性π電子系およびπ電子
系イオン（アニオン会合体など）からなる
次元制御型集合体の創製（図 1d,e）、を研究実施の柱とし、既存にはない電子・光機
能マテリアルへの展開に挑戦してきました。とくに、イオン会合π電子系または非会合型π電子系イオンを構成ユニットとしたイオンペアの適切な組み合わせにより、電荷種間にはたらく相互作用を制御した特異な集合体形態の実現および半導体
物性などの発現に成功しています。
われわれの開発したアニオン応答性π電子系の特徴は、アニオン非会合時に会合に適したコンフォメーションをとらず、会合に際して構成ユニットであるピロール

図 1： (a) アニオン応答性 π 電子系のアニオン会合形態; (b) 溶液中・結晶状態での電子・光物性; (c) レセプター分子のキラリティ誘起と円偏光発光（CPL）発現; (d) アニオン応答性超分子ゲルを基盤とした電荷積層型集合体の形成; (e) π 電子系イオンからなる中間相（サーモトロピック液晶）の形成

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