“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 44

April, 2017

最終年度を迎えるにあたって

領域代表：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）

き、マックス・プランク研究所を中心とするドイツの若手研究者と新たな学問の方向性を模索する討論会の企画が次世代を担う若手自身の手によって進められつつあります。
こうした若手のアクティビティの高さは本領域の大領域代表をつとめる加藤です。早いもので、本領域きな特長となっています。若手研究会を通じてポスドが発足して４年間が経過し、いよいよ最終年度を迎え

ク、大学院生、学部学生が既存の学問分野の垣根をいることになりました。ここで私自身一層の気をひきしとも簡単に越えて新たなコミュニティを創り出してい

めるとともに、あらためて領域メンバーの皆様の日頃る姿は頼もしいかぎりです。先日、とある学会のシンのご活躍に心からの感謝を申し上げたいと思います。

ポジウムの打ち上げで本領域メンバーが若手を交えて領域メンバーの皆様には研究の面のみならず、各種懇親会を行ったのですが、その帰り途、いよいよ社会イベントの企画や様々なアウトリーチ活動にも積極的に旅立つ大学院生のお一人が「私はこの領域に育ててにご尽力いただき、しかもそれを楽しみつつ見事に実いただきました。今まで本当にありがとうございまし

現されているご様子を敬意をもって拝見しています。

た。
」と涙ながらに語られていたことに深い感銘をうけ

本領域の活動を通じて極めて高いレベルの研究成果るとともに身のひきしまる思いをいたしました。

が数多く生み出されていることは皆様ご承知のこととこうした人と人とのつながりが、新たなサイエンス思います。特に素晴らしいことは、領域内共同研究のの創出の原動力となり、それが社会へ世界へと広がっ

成果が続々と発信されていることです。3 つあるいはていく喜びを実感しています。本領域の活動も残すとそれ以上のグループ間での共同研究が論文発表されてころ 1 年となりましたが、この素晴らしいつながりをいる例も出てきています。また、学会のシンポジウム

基盤に、皆様の研究が一層躍進されることを期待してなどで領域メンバーの方のご講演を拝聴すると、そのおります。

中で他のメンバーとの新たな共同研究の成果を披露されていることが頻繁になっています。こうしたことは、本領域で新たな人的ネットワークが形成され、強化され、それをもとに異分野融合が着実に進んでいることの証であり、たいへん嬉しく思っております。
こうしたネットワークは国内外に広がりを見せてお

新学術領域研究「動的秩序と機能」
今後の活動予定

り、特に本領域の国際活動支援を通じて海外とのネッ
トワークの形成が進展しています。今月 24 日から 3日間、台北において台湾の研究者との異分野融合と新分野創成を目指した “Frontier Bioorganization Forum2017”を開催する予定です。このイベントには、これまで本領域と韓国の研究者とのネットワーク形成において中心的役割を果たしてきた研究者にも参加していた・平成 29 年度全体班会議
日時：2017 年 6 月 2 日（金）～5 日（月）場所：沖縄科学技術大学院大学（沖縄県国頭郡恩納村字谷茶 1919-1）
https://www.oist.jp/ja

だき、領域活動を基盤にしたこれからの学術の方向性について 3 国間で議論を深める計画です。さらに、9月には本領域の若手研究者 9 名がゲッティンゲンに赴1

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April, 2017

業績紹介：歯車状両親媒性分子からなるナノキューブの置換基効果と溶媒効果の理論的研究"Theoretical Study on Substituent and Solvent Effects for Nanocubes Formed with Gear-shaped
Amphiphile Molecules"
Takako Mashiko, Shuichi Hiraoka, Umpei Nagashima, and Msanori Tachikawa
Phys. Chem. Chem. Phys., 19, 1627-1631, (2017), DOI: 10.1039/C6CP07754D

立川仁典（横浜市立大学
生命ナノシステム科学研究科
・A01 公募研究代表者）
平岡秀一（東京大学総合文化研究科・
A02 計画研究代表者）
近年、平岡らは、図 1 に示すメチル基をもつ歯車状
両親媒性分子(1)が、25%含水メタノール溶媒中で一義的に立方体(16)に自己集合することを見出した。一方でメチル基を全て水素原子に置き換えた分子 2 や、純粋なメタノール溶媒中での分子 1 や 2 は自己集合を形成しないことも見出した[1]。主にクーロン力による従来型のナノカプセルとは異なり、図 1 の系は Van der
Waals 力および疎水効果が重要となる。Van der Waals
力に着目した孤立分子の部分的な理論計算は既に報告されているものの[2]、溶媒効果を含めた計算は未だ報告されていない。そこで本研究では、溶媒を含めたナノカプセルへの自己集合機構を調べることを目的に、
水／メタノール混合溶媒中でのナノカプセル 16 と 26の 分 子動 力 学 (Molecular Dynamics, MD) シ ミ ュ レ ーションを行い、溶媒分子と歯車状両親媒性分子の相互作用に着目して理論的に解析した。
25%含水メタノール混合溶媒中のメタノール分子の炭素原子と酸素原子、水分子の酸素原子の分子 1 に対する溶媒の空間分布関数(SDF)を図 2 に示す。この図か
ら、メタノール分子の疎水基が分子 1 の疎水面を囲い、またメタノール分子の親水基が外側の水分子と水素結合を形成するといった、メタノール分子の両親媒性の役割を見出した。一方、メタノールの濃度が増えるに伴い、第一溶媒和圏のメタノール分子により、ナノキューブがもつ CH-π鎖が切断され、ナノキューブ自体が不安定化することも分かった。

図 1: メチル基をもつ歯車状両親媒性分子(1)の 25 %含
水メタノール溶媒中にて C3 対称軸を持つナノキュー
ブ(16)に自己集合する。ここで、赤で示したのが 3-ピリ
ジル基、シアンで示したのが置換基 R である。

(a)

(b)

図 2: 25%含水メタノール混合溶媒中の歯車状両親媒性分子 16 に対する溶媒分布を示す。(a)メタノール溶
媒分子の炭素、(b)メタノール溶媒分子の酸素原子をそれぞれ示している。
References:[1] S. Hiraoka, K. Harano, M. Shiro, M. Shionoya, J.
Am. Chem. Soc., 2008, 130 (44), 14368-14369.
[2] J. Koseki, Y. Kita, S. Hiraoka, U. Nagashima, M.
Tachikawa, Theor. Chem. Acc., 2011, 130,1055-1059.

2

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April, 2017

業績紹介：固体 NMR と分子動力学計算によるメリチンの酸性リン脂質二分子膜中での動的構造と配向の解明
二量体形成を阻害する化合物の作用原理の解明
Ump1 は天然変性タンパク質だった"Dynamic Structure and Orientationof Melittin Bound to Acidic Lipid Bilayers, As Revealed by
Solid State NMR and Molecular Dynamics Simulation"
Kazushi Norisada, Namsrai Javkhlantugs, Daisuke Mishima, Izuru Kawamura, Hazime Saitô,Kazuyoshi Ueda, and Akira Naito
J. Phys. Chem. B, 121, 1802-1811, (2017), DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b11207

内藤 晶（横浜国立大学大学院工学研究院・A01 公募研究代表者）

写真

いて詳細な情報が得られた。メリチン C 末端の K21,
R22,

K23,

R24 は膜界面の位置に留まっているた

め、メリチンの C 末端が膜外に突き出ており、N 末
端は膜界面から膜中に浮上していることが判明した（図 1）。したがって、メリチンは疑似膜貫通構造をとっていることが示され、これが膜分断活性の要因と考えられる。さらに、この構造では、正電荷をもつ N

メリチンはハチ毒の主成分であり、強い細胞膜分断

末端の K７は負電荷をもつ DMPG 分子の頭部と強い能や電位駆動型イオンチャネル活性を示す。特に脂質静電相互作用を示すことが分かった。このため、の液晶―ゲル相転移点以下の温度では強い膜分断能をDMPG は静電相互作用を形成しない DMPG などの中示す。メリチンは動的秩序をもつ生体膜に結合するこ性膜に比べて、膜分断能が比較的弱くなる機構も明らとで動的活性構造を形成する観点から、酸性膜である

かになった。

dimyristoylphosphatidylglycerol (DMPG)に結合したメリチンの膜結合構造を決定し、メリチンの膜分断機構について詳細な情報を得ることを研究の目的とした。
本研究では固体 NMR の手法を用いて、メリチンの膜結合構造の決定を試みた。メリチンは膜に結合して、
-helix 構造をとり、膜法線の周りを回転する動的構造をとることを静止状態および MAS 状態のカルボニル
炭素の 13C-NMR スペクトルの解析から明らかにした。
次に、13C 標識した各アミノ酸残基の 13C-NMR 信号の
化学シフト異方性を解析したところ、アミノ酸残基の位置に対して振動パターンを示すことを見出した。さらに、この振動パターンはヘリックス軸の膜法線からの傾き角に依存することを理論的に定式化した。この
化学シフト振動パターンを解析した結果、メリチンのN 末端ヘリックスは膜法線から 32°傾き、C 末端へリックスは 30°傾いて折れ曲がった膜貫通構造をとることが明らかになった（図 1）。
さらにメリチンDMPG の系で MD シミュレーショ

図 1．MD シミュレーションで決定した DMPG 脂質膜
中メリチンの動的膜貫通構造ンを行った結果、メリチンと DMPG の相互作用につ3

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April, 2017

業績紹介：官能基の自在修飾による高性能 OLED 素子材料の開発"Structural Modulation of Macrocyclic Materials for Charge Carrier Transport Layers in Organic
Light-Emitting Devices"

Asami Yoshii, Koki Ikemoto, Tomoo Izumi, Hiroshi Kita, Hideo Taka, Takashi Koretsune, Ryotaro Arita,
Sota Sato, and Hiroyuki IsobeECS J. Solid State Sci. Technol., 6, M3065-M3067, (2017), DOI:10.1149/2.0111706jss

佐藤宗太（東京大学理学系研究科
・A02 計画研究代表者）
芳香族分子ユニットを環状に連結した大環状芳香族
分子は、特異な構造・電子状態に由来する独自の機能を示す。これまでに、n 個のベンゼンをユニットとする[n]cyclo-meta-phenylene (CMP)分子が OLED 素子材料として有用であり、単層型素子を構築できることを見いだしてきている（ニュースレター28、31 号）。今回、[6]CMP の辺縁部にドナー型とアクセプター型の官能基を修飾した分子 3 を設計した。
2 種類の合成経路を検討し、[1 + 2 + 1 + 2]型のクロスカップリング反応では環化反応の収率が 3%と低かったが（図 1a）、ドナー／アクセプター型官能基を導入した前駆体を用いた[3 + 3]型のホモカップリング
反応を用いることで改善し、20%の収率で標的化合物
3 を得た（図 1b）。OLED 素子の作製のために試料を昇華精製したところ、サイズは 60  40  20 µm3 と小さい

図 1：ドナー／アクセプター型の官能基で修飾した[6]CMP 3 の合成スキーム。

ながら、粉体中に単結晶を見いだすことができた。単結晶 X 線構造解析の結果、3 量体としてスタックした分子が充填された構造を見いだし（図 2）、高い結晶性はこのスタックにより得られたものと考えている。
分子 3 は 583 °C の高い熱分解温度を示す安定な化合物であり、可視領域に吸収が無いため、OLED 素子材料の候補として期待をもった。発光材をドープしたリン光型 OLED の電荷移動層に用いたところ、無置換の[6]CMP に対して電荷移動効率・電力効率が向上した
ことがわかった。ドナー／アクセプター型置換基の位置を制御して導入した分子設計により、OLED 素子材料としての性能向上につなげることができた。

図 2：単結晶 X 線構造解析で明らかにした分子 3 の充填構造。

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April, 2017

業績紹介：タンパク質カゴの中で踊る金原子を観る－タンパク質結晶を使った金属イオン集積過程の観察－
タンデム反応触媒の創成"Observation of Gold Sub-nanocluster Nucleation within a Crystalline Protein Cage"
Basudev. Maity, Satoshi Abe, and Takafumi Ueno
Nat. Commun. 8, 14820, (2017), DOI：10.1038/ncomms14820

上野隆史（東京工業大学生命理工学院・
A02 公募研究代表者）
バイオミネラルとよばれる貝殻や真珠、歯や骨などの無機材料は、タンパク質や微生物によって作り出され、生命活動を支えている。これらのバイオミネラル
は、金属イオンがタンパク質表面に集積し、いくつかの反応を経由して合成される。近年では、これらの金属集積化反応をヒントに、カゴ型タンパク質「フェリチン」や、ウイルスの内部で金、パラジウム、白金、
酸化鉄、硫化カドミウムなど様々な金属化合物が作製されている。これらは、触媒、光学、磁気機能やイメージング能を有するバイオマテリアルとして利用され、材料分野のみならず医薬分野でも利用されている。
タンパク質内で合成されるこれらの金属微粒子は、金属表面への集積と核化反応により形成されると考えられている。しかしながら、これらの反応過程におけるナノレベルでの詳細な形成過程については、構造情報を追跡することが困難なため、明らかにされていない。
X線結晶構造解析により、タンパク質「フェリチン」（図1）のカゴの中で金イオンが化学反応により、サブ
ナノクラスターと呼ばれる塊を形成する様子を観察す
ることに成功した。フェリチンは内部に8ナノメートル（nm）の空洞を持つカゴ型タンパク質で、多数の金属
イオンや金属錯体を取り込むことできる。
今回、フェリチン内部での金属イオンの動きを観察するため、金イオンを含んだフェリチン複合体を作成した。一般に、タンパク質結晶は非常に脆く、化学反応などで容易に分解してしまう。そこで、結晶内の隣り合うフェリチン分子同士をグルタルアルデヒドで架橋化することで、水中での化学反応で溶けない結晶を作製した。架橋した結晶を2.5、5、250 mMの濃度が異なる水素化ホウ素ナトリウム溶液に浸漬させ、金イオンを還元した。その結晶のX線結晶構造解析を大型放射光施設SPring-8で行い、還元前の構造との比較を行った（図1）。
4種類のフェリチン複合体をＸ線結晶構造解析した
結果、3つの単量体で形成される3回対称軸チャネルで、還元剤の濃度をあげていくと、アミノ酸残基に固定化されていた金イオンが3回対称軸を中心に集積し、サブ
ナノクラスターを形成することが観察された。またその際、還元前に金イオンが結合していたヒスチジン残基の側鎖の向きが変わることで、サブナノクラスターを安定化していることがわかった（図2）。
本手法は、金属イオンを内包するフェリチン結晶を架橋安定化することにより、はじめて還元反応による金属イオンの動きを追跡することに成功した。
タンパク質と結合する金属は、金属酵素の活性中心を形成する金属クラスターなどの反応触媒を形成した
り、ミネラルの貯蔵や骨など生体無機材料の形成にも重要な役割を果たす。今回得られた成果は、これらの反応メカニズムの解明につながると期待される。

図 1. フェリチンの結晶構造：(a)全体構造と(b)3回対称軸チャネル、(c)金イオンを内包したフェリチン結晶の架橋化と還元反応

図 2. フェリチン 3 回対称軸チャネルにおける金イ
オン還元反応の構造変化の詳細。還元前はアミノ酸側鎖に結合していた金イオンが還元反応により、3 回対称軸チャネルの中心に移動している様子が確認できる。

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April, 2017

業績紹介：新規金属錯体脂質の合成および結晶中における金属錯体部位の電気化学特性の解明"Modulation of Redox Potentials Utilizing the Flexible Coordination Sphereof a Pentacoordinate Complex in the Solid State"
Ryo Ohtani, Yuu Kitamura, Yuh Hijikata, Masaaki Nakamura, Leonard F. Lindoy, and Shinya Hayami
Dalton Transactions, 46, 3749-3754, (2017), DOI: 10.1039/c7dt00233e

大谷 亮（熊本大学大学院先端科学研
究部・A02 公募研究代表者）

ぞれを 1, 2, 3, 4 と表記する)。
単結晶構造解析より、すべての化合物において金属
錯体と水分子で親水部、アルキル長構造中にアル

鎖が鎖間の疎水性

キル長鎖などの相互作用によって脂質部位を含む

パッキングした疎金属錯体は、脂質水部を形成していによる自己集積ることがわかったや相互作用に（図 1）。 1 と 3

よって特異な集は、アルキル鎖同積構造や物性が士が平行にパッキングし、結晶水は全く同じ配列構造

発現するため、材を有していた。一方、2 はアルキル鎖が交差しており、料・触媒・生体分配列構造も前者とは異なっていた。また、4 に関して

野などへの応用はアルキル鎖が平行にパッキングしているが、非対称が期待されてい単位に２種類の金属錯体分子が含まれていた。ここでる。しかし、アル[MnV(N)(CN)4]2 のシアノ基間の配位結合角度に着目

キル長鎖を有す

すると、パッキング構造の変化に対応して Mn 錯体のる金属錯体は構

対角線上のシアノ基間の結合角度 (angle α､angle β) が造解析が難しく、異なっていることが明らかとなった（図 1）。

その構造と物性の

図 1．錯体脂質の結晶構造

図 2．Mn 錯体のシアノ基間角度の平均値と酸化還元電位の相関

続いて、固体の電気化学測定から、それぞれの錯体

相関関係を詳細にの五価六価に関する酸化還元挙動について検討した。

検討できた例は少ない。本研究は、酸化還元挙動を示

分子構造と酸化還元電位について詳細に検討したとこ[MnV(N)(CN)4]2（図 1）を用いて金属錯体脂質を合ろ、angle α､β の角度が小さくなるにつれて電位が上昇

成し、Mn 錯体の構造と電気化学特性の相関関係を詳するという相関関係を導くことに成功した（図 2）。こ細に明らかにすることを目的とした。

の相関は、前駆体 5 にも適応でき、五価六価間の構造

す[PPh4]2[Mn(N)(CN)4]·2H2O (5) を出発原料とし、多段階にイオン交換することで目的物である[MnV(N)(CN)4][dabco-CnH2n+1]2 (n = 15~18)を合成し相転移のエネルギーの違いを反映していることが DFT計算から明らかとなった。
現在、今回合成した錯体脂質を用いて、生体脂質とた。水溶媒により再結晶することで、すべての錯体にの複合化リポソームの形態制御と物性解析を進めていおいて単結晶を得ることに成功した (以下では、それる。

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April, 2017

業績紹介：分化する超分子集合体〜ファイバーとシートを選択的に作り分け〜"Control over Differentiation of a Metastable Supramolecular Assembly in One and Two
Dimensions"
Tomoya Fukui, Shinnosuke Kawai, Satoko Fujinuma, Yoshitaka Matsushita, Takeshi Yasuda,
Tsuneaki Sakurai, Shu Seki, Masayuki Takeuchi, and Kazunori Sugiyasu
Nature Chem., in press, (2017), DOI: 10.1038/nchem.2684

杉安和憲（物質・材料研究機構
・A02 公募研究代表者）

本研究は、分子の自己組織化を制御する新手法として今後の材料創製研究に新たな展開をもたらすと期待される。実際に、得られた 1 次元および 2 次元の超分子集合体が、同一の分子から構成されているにもかかわらず異なる電子的特性を有していることを確認している。

分子が自発的に組織化する現象（自己組織化）は、本研究を行った福井智也君は、2017 年 1 月に開催さナノスケールの有機材料をボトムアップ的に創製するれた『動的秩序と機能』第 5 回国際シンポジウムで『ポアプローチとして注目を集めている。しかしながら、スター賞』を受賞しました！

分子の自己組織化のプロセスは、熱力学的な安定性のみを反映して自発的に進行するため、思いのままにコG

ントロールすることが非常に困難である。例えば、得nucleusられる分子集合体のサイズ（長さや面積）をそろえる

monomer (6 or 7)

time

time

ことはエントロピー的にきわめて難しい。

n

われわれのグループでは、熱力学的に準安定な超分

1D seeds

2D seeds

nmetastable

子集合体に関する研究を進めてきた。準安定状態を経

Pathway B
Pathway A

由して自己組織化を進めることによって、熱力学的には得ることが難しい分子集合体を創製できることが明らかになりつつある。今回、以前に報告しているポル
1

フィリン分子の構造 を改変し、その自己組織化挙動

図 1：準安定状態のナノ粒子状集合体を初期状態として、ナノファイバーもしくはナノシートが得られる。

について評価したところ、ある種の分子について、ひとつの初期状態から全く異なるふたつの終状態が得られることを発見した。本研究は、この『分化』のような現象が、複数の自己組織化過程が複雑に影響を及ぼし合うことで発現されていることを明らかにした（図1）。そして、このメカニズムの理解を推し進めること

図 2：単分子厚みのナノシートの面積を自在に制御すによって、成長の「タネ」として添加する超分子集合

ることにも成功した。スケールバー：500 nm

体の種類と量を変えることで、1 分子幅のナノファイ
参考文献

バーの長さや、1 分子厚のナノシートの面積を制御することに成功した（図 2）。

1.

S. Ogi et al., Nature Chem. 6, 188, (2014)7

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April, 2017

業績紹介：細胞内秩序維持に関わるタンパク質品質管理機構における分子シャペロンによる糖鎖分子認識の仕組みを解明"Conformational Analysis of a High-Mannose-Type Oligosaccharide Displaying Glucosyl Determinant
Recognized by Molecular Chaperones Using NMR-Validated Molecular Dynamics Simulation"
Tatsuya Suzuki, Megumi Kajino, Saeko Yanaka, Tong Zhu, Hirokazu Yagi, Tadashi Satoh,
Takumi Yamaguchi, and Koichi Kato
ChemBioChem, 18,(4), 396-401, (2017), DOI: 10.1002/cbic.201600595

山口拓実（北陸先端科学技術大学院大学・
A03 計画研究分担者）
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）

このように実験データに裏付けられた分子シミュ
レーションによって得られた動的構造アンサンブルを用いて、分子シャペロンとの結合に関わる糖残基の配座空間を探索した。この二面角分布に対し、GM9 糖鎖と小胞体内分子シャペロンであるカルレティキュリン
との複合体の結晶構造中における糖鎖のコンフォメー
ションを照らし合わせた。その結果、カルレティキュ
リンとの結合状態では、本糖鎖は、通常では見られな

細胞内の秩序維持に関わる糖タンパク質品質管理機

い特異なコンフォメーションをとっていることが示さ構において、立体構造形成が未完成な糖タンパク質のれた（図 1）。これにより、多様な構造を形成する糖鎖

糖鎖末端にグルコース残基を付加し、これを認識するが分子シャペロンとの相互作用を通じて新たな立体構

分子シャペロンの標的とする仕組みが存在している。

造を形成する誘導適合に基づく分子認識の仕組みを理本研究では、小胞体内において新生糖タンパク質の解することができた。

フォールディングに深く関わるモノグルコシル化糖鎖
GM9 を研究対象とし、 実験とシミュレーションを組み合わせた動的構造解析を通して、分子シャペロンによる糖鎖認識の仕組みを解き明かした。
GM9 の NMR 解析を行うために、酵母遺伝子破壊、
化学合成、試験管内酵素反応を駆使して本糖鎖の安定同位体標識体を作出した。この際、小胞体内において
立体構造形成に失敗した糖タンパク質を再生するための鍵酵素である UDP-グルコース糖タンパク質グル
コース転移酵素と、化学合成した UDP-[13C6]グルコースを用いることで、均一または選択的に 13C 標識を施した GM9 糖鎖を得た。
調製した糖鎖の還元末端へ選択的に常磁性ランタニ
ドプローブを導入し、NMR により常磁性効果の一つである擬コンタクトシフト（PCS）を計測した。一方、
GM9 糖鎖の REMD シミュレーションによって構造アンサンブルモデルを築くとともに、PCS の理論値を算

図 1 上)常磁性プローブを導入した GM9 糖鎖。

出した。REMD より求めた PCS 値は、実験から得られ下)REMD シミュレーションにより得られた二面角分

た値とよく一致しており、コンフォメーションが適切布。赤丸はカルレティキュリンとの複合体の結晶構造にサンプリングされていることを確かめた。

中のコンフォメーションを示す。

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April, 2017

業績紹介： Actin wave による細胞内分子輸送、細胞極性形成と細胞移動"Actin Waves: Origin of Cell Polarization and Migration?"
Naoyuki Inagaki and Hiroko Katsuno
Trends in Cell Biology, in press, (2017), DOI: 10.1016/j.tcb.2017.02.003

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）

す点、Actin wave が細胞膜に沿って移動する点、Actinwave が細胞膜の突出や先導端の形成に関与する点など、多くの共通した特徴が見られる。特に、Actin wave
が細胞膜の突出を介して極性形成や細胞移動に関与することが報告されてきており、我々は、Actin wave が、アクチンはすべての真核生物に最も多量に発現するアクチンやアクチン関連分子が細胞の先端に移動してタンパク質のひとつであり、アクチン分子が線維状に自己組織化し、極性形成や細胞移動を引き起こす分子重合したアクチン線維は、細胞骨格の主要な構成分子

マシーナリーを形成してゆく過程の前駆体として機能

として細胞の形態形成や移動に重要な役割を果たす。

すると考えている（図 1）。

しかしながら、アクチンの細胞内における動態についActin wave は細胞内における分子の輸送から極性形ては、不明な点が多い。我々はこれまでに、神経細胞

成まで、細胞の形態形成に重要な役割を果たすと考えの軸索内でアクチン分子が重合・脱重合を繰り返してられるが、その制御機構や各細胞種間における分子メ

塊（Actin wave）となって移動するしくみを明らかに

カニズムの普遍性など、まだまだ不明な点が多い。特し、Actin wave がアクチンやアクチン関連分子の細胞に、いかにしてアクチンやその関連分子が自己組織化

内輸送や神経細胞の軸索伸長、極性形成に重要な役割

して Actin wave が形成するのか、そのメカニズムにとを果たすことを報告してきた。興味深いことに、最近、して複数の分子間のフィードバックループの関与が提Actin wave が神経軸索だけでなく様々な種類の真核生唱されているが、詳細は未だ明らかになっていない。

物においても発生することが報告されてきている。今今後の研究よって、Actin wave の発生の仕組みや機能

回我々は、神経細胞における Actin wave に加えて、様々がさらに明らかになることを期待したい。

な細胞種の Actin wave に関する発生・移動のメカニズ
ムやその機能に関するこれまでの知見をまとめた総説を発表した。
Actin wave は、20 年前に細胞性粘菌の一種であるキイロタマホコリカビを用いた解析データからその存在が予想された。そして翌年、ラット培養海馬神経細胞を用いたライブセルイメージングにより神経突起内を移動する Actin wave の存在が初めて報告された。その後、細胞性粘菌や神経細胞に加えて、白血球や線維芽細胞、上皮細胞、卵細胞、がん細胞などでも細胞内を移動する Actin wave が報告されてきており、Actin waveは普遍的な細胞現象であると考えられる。Actin waveの分子機構や機能については、これまで個々の細胞種において別々に解析がなされてきたが、Actin wave に
アクチン動態を制御する分子群が共局在する点、Actinwave 内でアクチン線維が動的に重合・脱重合を繰り返

図 1：細胞内における Actin wave の発生と細胞極性形
成・細胞移動細胞内で重合したアクチン線維は動的に重合・脱重合を繰り返す（赤矢印）。その後、細胞膜にアンカリング
することで重合方向に向かって移動する（緑矢印）。ア
クチン線維の重合端が細胞膜に到達することで細胞膜を突出する（青矢印）。細胞膜の突出により先導端が形成され、極性形成と細胞移動が起こる（白矢印）。

9

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April, 2017

研究紹介：
結晶状態における核酸塩基対形成を利用した金属錯体分子の集積化

(a)

仲谷 学
（熊本大学大学院自然科学研究
科・博士後期課程 3 年）

(b)
A
A

T

大谷 亮
（熊本大学大学院先端科学研究部・A02 公募研究代表者）

A

図 1：(a) [Co(A-C6-terpy)1.5(T-C6-terpy)0.5](BF4)2 の単結晶構造、および(b) 塩基対形成を利用した二量体（ピン核酸塩基であるアデニン（A）、チミン（T）、シトシ

ク: Co、青: N、赤: O、灰: C）。

ン（C）およびグアニン（G）は、それぞれパートナーとなる塩基を認識し、塩基対を形成することで美しい螺旋構造を形成することが知られている。塩基対形成を利用した分子配列の人工プログラミングにより、
DNA 折り紙のようなミクロまたはマクロな超分子構造の構築も盛んに行われてきた。また、同様に人工プ
ログラミングを金属錯体の構築に用いることで、溶液中における金属イオン配列の精密制御も報告されている。本研究では、核酸塩基が示す分子認識能に着目し、塩基対形成を固体状態における金属錯体分子の集積構造制御の戦略として利用することを目的とした。今回、
1）末端置換基としてアデニン（A）およびチミン（T）の有機配位子への導入、2）それぞれの核酸塩基を含む
金属錯体の合成、および 3）A、T 錯体の混合、により塩基対形成に基づく異種配位子を有する金属錯体の合成を行った。
まず、核酸塩基 A および T を導入したターピリジン
コバルト錯体、[Co(A-C6-terpy)2](BF4)2 (1)、[Co(T-C6terpy)2](BF4)2 (2) を合成し、結晶構造解析を行った。それぞれの錯体はアデニンおよびチミン間の塩基対形成により一次元鎖構造および二次元ラダー構造を形成していた。すなわち同一塩基の組み合わせでも異なる集積構造を与えることが明らかとなった。さらに、これ
ら 2 種類の錯体を、メタノール中で混合撹拌し、濃縮することで [Co(A-C6-terpy)1.5(T-C6-terpy)0.5](BF4)2 (3)得られた錯体 3 の単結晶構造解析により、錯体分子の片方の核酸塩基は A であったのに対し、もう一方の核酸塩基部位は A、T が１：１でディスオーダーしていた。すなわち、結晶中には [Co(A-C6-terpy)2](BF4)2 と[Co(A-C6-terpy)(T-C6-terpy)](BF4)2 の二種類の分子が存在していることが明らかとなった。これはメタノール
溶液中において錯体 1 および 2 の間で配位子交換が起きたことを示している。これら二種類の分子間には A－A および A－T の塩基対が確認され、リング状の二量 体 を 形 成 し て い た 。 な お 、 得 ら れ た [Co(A-C6terpy)(T-C6-terpy)](BF4)2 はターピリジンコバルト(II)錯体において非対称配位子を有する初めての化合物である。
これらの結果は分子間の塩基対形成が、錯体分子の集積構造を制御する手法として有用であることを示している。
上記研究は Chemistry – A European Journal に発表されました。
"Molecular Assemblies of Metal Complexes via Base
Pairing of Nucleic Acids in the Crystalline State", Manabu
Nakaya, Ryo Ohtani, Kunihisa Sugimoto, Masaaki
Nakamura, Leonard F. Lindoy, and Shinya Hayami, Chem.
Eur. J., in press, (2016), DOI: 10.1002/chem.201700593を得た（図 1）。

10

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April, 2017

日本化学会 第 97 春季年会特別企画「ハイブリッド自己組織化：秩序形成における生命系と人工系の接点」
平岡秀一（東京大学総合文化研究
科 ・ A02計 画 研 究 代 表 者 ）2017 年 3 月 16 日(木)午後に日本化学会第 97 春季年会(慶応大学日吉キャンパス)にて特別企画「ハイブリッド自己組織化：秩序形成における生命系と人工系の接点」を開催いたしました。本領域が掲げる目標の一つである、動的秩序系の創生に関わる 5 名の班員が以下のプログラムで発表を行いました。
13:30-14:00 動的秩序化により合成したサイボーグ超分子 佐藤宗太 (A02)
14:00-14:30 T4 ファージ由来蛋白質針による生体膜透過の動的秩序機構 上野隆文 (A02)
14:30-15:00 タンパク質ナノブロックによる動的秩序
構造形成 新井亮一 (A02)
15:00-15:30 アルキニルヌクレオチ ドからなる人工DNA の創出と核酸関連酵素反応への展開
千葉順哉 (A02 井上将彦班員 連携研究者)
15:30-16:00 人工ラフトドメインを指向した脂質膜上での配位高分子合成 大谷亮 (A02)
16:00-16:30 超耐熱性自己集合体の秩序形成 平岡秀一
(A02)
佐藤宗太班員からは PdnL2n 球状錯体の開発の経緯か
ら、一連のシリーズの錯体群のデザイン、構造同定の難しさをお話し頂いた後に、加藤晃一代表(A03)との共同研究である Pd12L24 球状錯体の周囲に糖鎖を修飾したサイボーグ超分子に関する成果も説明頂きました。
上野班員からは T4 ファージが細胞に感染する際に使う針状のタンパク質部分だけを合成、安定化を施し、針タンパク質自身が持つ細胞への取り込み能と取り込
みのメカニズムに関する説明をして頂き、針タンパク質の持つ適切な負電荷とその構造により、針分子そのものが、効率良く膜を貫通できることが示されました。
新井班員からは、WA20 というヌンチャク型のタン
パク質に T4 ファージのフォールドンを組み合わせたタンパク質を構造構築のブロックとして利用し、様々な自己集合体を形成できることが示されました。さらに、熱安定性を向上させたタンパク質(SANADA)も開発し、材料としての応用が期待される構造モチーフであることも紹介されました。
千葉順哉連携研究者からは、糖と塩基の間に炭素炭素三重結合を介してデザインされた人工 DNA の開発とこれらの人工 DNA から形成される二重らせん構造の特性や安定性、さらに酵素に対する適応性までが紹介され、人工塩基のみから成る完全人工 DNA の開発が近いことが示されました。
大谷班員からは、脂質分子の親水部位に錯体形成能をもつ配位子を導入した新規の脂質分子の開発と金属錯体形成による膜構造の構造変化が示され、領域内の班員との共同研究による最新の成果もご紹介頂き、人工脂質を膜上で錯体形成することで、膜上でドメイン構造が形成されていることが明らかにされました。
最後に筆者は、超耐熱性タンパク質が利用している、耐熱性向上の戦略を利用し、人工的に耐熱性自己集合体を開発できることを紹介し、1 つの構造体が超耐熱性タンパク質の最高値(148.5 °C)を超える程安定で、弱い分子間相互作用だけを利用しても、極めて安定な自己集合体を構築できることを紹介しました。
各講演の後には多数の質問が会場から寄せられ、大変活発な会となりました。また、夜には講演者及び領域の班員、学生さんが懇親会へ会場を移動し、遅くまで議論が続きました。発表者の皆様、会場にお越しい
ただきました皆様、夜遅くまで懇親会に参加いただきました皆様に心より感謝いたします。

特別企画の後で講演者と領域関係者

懇親会の様子11

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April, 2017

アウトリーチ活動報告「第 22 回自然科学カフェ」報告
タンパク質の離合集散が織りなす生命現象てお話しし、現在行っている研究から「細胞分裂タン
パク質は大きく揺らいでおり、安定な形が少なくとも二種類あること」、「この形の違いがタンパク質の離合集散に関わっていること」をお話ししました。このタ
ンパク質の「揺らぎ」の話題には、皆さん興味をもた松村浩由（立命館大学生命科学部生物工学科・A01 公募研究代表者）

れたようでして、例えば、「揺らぎは現在の計算科学で再現可能なのか？」、「タンパク質の柔らかさが生物の柔らかさと関係しているのでは？」といった、まさに私をうまくのせて頂くような質問を多数頂きました。
さらに現在、本領域内で共同研究させて頂いている重2 月 18 日（土）に東京駅近くの銀座ルノアール貸会

田先生（筑波大学）、内橋先生（金沢大学）との共同研

議室プラザで開催された「自然科学カフェの集い」に

究の内容についてお話し、最後に創薬への応用の可能

話し手として参加しました。この集いは 3 年程前から性について述べ、気づけば瞬く間に 3 時間が過ぎてい

始まり、これまでにも新学術領域「動的秩序と機能」

ました。続く二次会にも参加させて頂きましたが、引から平岡先生をはじめ数多くの先生が話し手をつとめ

き続き色々な質問を頂いて、とても楽しい時間を過ごられたそうです。今回で 22 回目を数えるそうで、自然させて頂きました。

科学に興味をもっておられる一般の方々の前で、われこのように、来て頂いた皆様は、普段から自然科学

われのような研究者が話題を提供して、議論を楽しむに興味を持たれている方々で、また分野は違えども研ことを目的としています。私自身このような一般の究に従事された方々もおられたようです。そのような方々の前で講演するのは初めての経験でしたので、「果

方々にとって私の話がプラスになったかどうかは甚だたして興味を持って頂けるのか？」、「理解して頂ける疑問ですが、私自身はこのような機会をいただいて、ように自分が説明できるのか？」と不安一杯だったの自分の研究を俯瞰するとても良い機会を頂いたと心よですが、私の緊張している様子を察知されてか、世話り感謝いたしております。最後に、自然科学カフェの人の方々に明るくご対応頂き、話を始める前には私も世話人の方々と、本機会をご紹介くださいました平岡

すっかり落ち着くことができました。

先生に深く感謝申し上げます。

まず、自己紹介の後、たとえ話として「ロボットと部品」と「生物とタンパク質」の関係が似ている部分があるというような話から始め、その後「タンパク質の形と性質」について簡単に説明しました。そしてそのタンパク質の形を細かく見るための方法であるＸ線構造解析について話をしました。幾つかのタンパク質をグラフィックで表示しながら、タンパク質の形は色々とあって、その働きも様々であることを説明いたしました。その後、質問時間となったのですが、「結晶の中の蛋白質は溶液の中の蛋白質とは構造が違う可能性はないのか？」「X 線自由電子レーザーSACLA を使、
えば、X 線構造解析を使わなくても良いのでは？」といった質問を頂き、とても高度な質問に驚きつつ、気講演会場の様子を引き締めて説明せねばという思いを強くしました。
つづいて、本題である細菌の細胞分裂の背景につい12

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April, 2017

第 3 回女子中高生のためのサイエンスカフェ
物理や化学で紐解く生命科学の魅力－女性研究者と考えよう－
申 惠媛
（京都大学薬学研究科
・A03 公募研究代表者）
茶谷 絵理（神戸大学理学研究科
・A03 公募研究代表者）

第 1 部の講演での一場面。高校生の皆さんが真剣に聞いている様子が印象的でした。

れればと期待を抱きました。時間の制約もあり、難しい面もありますが、今回人数が少なかった分、講演の2017 年 3 月 11 日（土）に、東京大学駒場キャンパスにて女子中高生向けのサイエンスカフェを開催しました。本カフェは 2015 年度から毎年 1 回行っており、今回が 3 回目になります。新学術領域「動的秩序と機能」では、物理、化学、生物にまたがり様々なバックグラウンドを持つ研究者が分野横断的に生命科学研究

時にもっと interactive にできたら良いなと思いました。自由な議論は science の醍醐味でもありますので。
アンケートによると多くの学生が今回のサイエンスカ
フェを学校の掲示板で知って自ら参加申請をしていたので、とても積極的な学生であったと思いました。機会があったらたくさんの手が挙がっていたかもしれな
いと思いました。

に取り組んでおり、この特色を活かして中高生と交流
すれば少しでも多くの学生に生命科学研究の魅力を知ってもらえると考え、定期的に開催しています。
今回のカフェには 13 名の高校生と数名の保護者の方の参加がありました。前回、前々回は高校生に比べて中学生の割合のほうが多かったのですが、今回は参
加者全員が高校生（高 1 が 11 名、高 2 が 2 名）でした。
第 1 部の講演、第 2 部の質問への回答、第 3 部のお茶会という 3 部構成で進め、第 1 部では班員である茶谷、申の 2 名が自己紹介を兼ねた講演を行いました。茶谷は、現在携わっているタンパク質のフォールディングとミスフォールディングについて、申は、細胞膜での脂質分子の動態の異変が病気に関わるという話についての研究紹介をしながら、それぞれ中高生時代の思い
出話や大学生、大学院生時に研究者の道に進むことを決めたきっかけなどを話しました。研究の話は高校で学習している内容と随分違い、理解するにはまだ難し

第 2 部では、参加登録時に参加者から集めた質問に対して主催者側のメンバーで回答しました。A01 班の立川先生の研究室の増子さん（D3）、佐久間さん（M2）にも参加していただきました。参加者から受けた質問はおもに、1．生命科学とは何か、2．研究職について（どんな仕事？良かったこと、大変なことは？）、3．
進路について（理系を選択したきっかけ、研究者を選択したきっかけ、将来について）、4．女性という立場について（大変だと感じること、仕事との両立はどうか？）に大別され、時間の許す限り答えました。それ
ぞれの現在の立場からの意見を聞くことができ、主催側の立場からも興味を惹かれました。また、大学院生の増子さんと佐久間さんは参加者と年齢がより近く、身近なロールモデルとして刺激を受けたのではないかと思います。年齢も研究分野もライフスタイルも異なる人々と接する機会があるのは参加者にとってとても良い経験になると思いました。

いところも多いと思うのですが、感銘を受けたのはそれにも関わらず熱心に耳を傾けてくれる参加者の姿です。このなかから将来の生命科学研究者が誕生してく13

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April, 2017

ので、結果的に進路に悩んでいる高校生には良い機会であったのでうれしく思いました。一方、このような機会が塾などにアクセスしやすい都会の学生だけでな
く、もっと田舎の学生にも与えられたらいいなとも思いました。2020 年からは入試改革で大きく日本の受験制度が変わって行くことになります。学生が学校内の受験対策だけでなく、自分の興味のあるものを見つけられるように幅広い分野を接していける場が多くなることを願います。
第 2 部での参加者からの質問に答えるコーナー。
主催側から参加した 6 名（申、茶谷、矢木、
谷中、増子、佐久間：敬称略）が前に並んで回答しました。
第 3 部は交流会です。カフェスペースに移動して、
教員あるいは大学院生 1 名に数名ずつの学生が同じテーブルにつき、懇談しました。3 種類のケーキから
好きなものを選び、美味しく食べながら第 1、2 部では質問できなかったことを尋ねている様子があちこちで見られました。保護者の方も交流会に参加され、平岡先生を囲み最近の高校での理系の状況についてお話が最後に、本会開催にあたりまして大変なお力添えを賜りました平岡先生、また、当日の司会や、参加者からの質問への回答などを担当してくださりました矢木先生、谷中先生、増子さん、佐久間さんに御礼を申し上げます。共催としてご協力いただきました自然科学
カフェの皆様には前回、前々回と同様に今回も温かなサポートをいただきました。加藤先生は、会議直後にも関わらず会場まで駆けつけ様子を見に来てくださりました。皆様のおかげで今回も無事に開催できました
ことを心から感謝いたします。

弾んだとうかがいました。予定していた終了時間を超えたあとにも話が続くテーブルが多く、終始和やかな雰囲気で楽しく過ごしました。

第 3 部の交流会の様子

サイエンスカフェ終了後の集合写真

会の終わりにとったアンケートは好評でした。まず参加してみたいと思った動機には「進路選択の情報を得るため」を選んだ学生が圧倒的に多く、サイエンス
カフェに積極的に参加して情報を得ようとしていることがよくわかりました。実際に参加してみて、研究に関わる人たちから直接話を聞けて良かった、普段知ることのできない情報を得ることができたという感想などがあり、全員が次回も参加したいと答えていました

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April, 2017

次元化が可能となってきております。複雑な膜系やア国際学会参加報告

ミロイド線維の精密な構造解析が多く行われるようになっていました。
本会議には韓国からたくさんの NMR 研究者が参加
していることも印象的でした。韓国からの参加者のな

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

かには、本領域の国際活動で親交を深めてきた
Weontae Lee 博士（Yonsei University）や Jooyoung Lee
博士（KIAS）もおられました。特に、Weontae Lee 博
士は APNMR コミュニティの代表として参加され、「New structural insight of proteoglycans, dimerization

生命分子システムの動的秩序を探査するうえで
NMR 分光法をはじめとする磁気共鳴法は重要な役割

and molecular function related to melanoma cell migrationand metastasis」という基調講演もされました。

を果たしています。生命システムを対象としたアジアと環太平洋圏の磁気共鳴研究者が一同に会する国際会

このように本会議は、私たちの新学術領域の活動成議「7th Asia Pacific NMR (APNMR) Symposium」が 2 月

果を国際発信し、国際連携を強化し、さらに新たな国

16〜19 日にかけてインドのバンガロールにて開催さ際交流をうみだす良い機会になりました。

れました。本国際会議はインドの磁気共鳴学会の年会
シンポジウムとの合同開催であったこともあり、参加者の多くはインドの研究者でしたが、海外からも著名
な NMR 研究者が参加者しました。本新学術領域からは筆者とともに評価委員の Christian Griesinger 博士とA01 班の内藤 晶班員が本会議に招待されました。
筆者は「NMR views of functional roles ofglycoconjugates of biological and pharmaceutical interests」という演題で講演を行うとともに核酸-タンパク質相
互作用のセッションで座長をつとめました。Griesinger
博士は多忙を極めるなか、何と 1 泊 2 日のご参加でしたが、「NMR based Structural Biology in Immunity and

会場前で内藤班員はじめ日本人参加者の皆さんと記念撮影

Neurodegeneration/Protection」と題する講演をされました。さらに、内藤班員は「Microwave Heating and Energy
Flow Mechanisms of Liquid Crystaline Systems as
Revealed by Microwave Irradiation Solid-State NMR」について講演を行いました。
生体分子を対象とした溶液 NMR の研究分野では、
従来低感度核とみなされていた核種を直接観測する手法が着目されています。例えば、竹内 恒博士（産総研）の講演「Dynamic multidrug recognition and transcriptional
regulation by a multidrug resistant transcriptional receptor
LmrR」では、15N 核を直接観測することで、より高感度に高分子量タンパク質のシグナルを計測できる可能

シンポジウム会場で、評価委員の Christian
Griesinger 先生と APNMR コミュニティ代表の Weontae Lee 博士と。

性が示され、高分子量で複雑な生体分子の NMR 計測に力を発揮することが期待されます。一方、固体 NMRの技術進展により、感度向上、高分解能化、そして多15

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April, 2017

observation of antibody glycoproteins in serum

国際学会参加報告

environment」という演題で講演を行いました。加藤グループで開発されてきた動物細胞発現系での安定同位体標識法は話題性が高く、多くの質問があり、好評でした。また、血清中での抗体分子の NMR シグナルの谷中冴子(自然科学研究機構 岡崎統合バ
イオサイエンス センター・A03
計画研究 連携研究者)
與語理那(名古屋市立大学 大学院薬学研究科 博士前期課程 1 年)

変化についても多くの質問がありました。與語は、重水素標識を利用した中性子小角散乱による抗体の Fc
領域とその受容体の構造変化を捉えた成果についてポスター発表を行いました。解析結果だけではなく、重水素化標識の手法など詳細な部分にまで質問が及び多くの参加者と活発な議論ができました。
本会議の参加者のほとんどはヨーロッパから来ており、日本からの参加者は私たちのグループのみで密にヨーロッパの参加者と交流することができました。と
くに昼食、夕食の場では、参加者と同席して話す機会が多く得られました。サイエンティフィックなディス

安定同位体標識は、核磁気共鳴法、質量分析法、量カッションを行うのみならず、各国の研究環境や文化

子ビーム溶液散乱など、本領域の研究に活用されていの話で盛り上がりました。本会議での情報交換は本研

る様々な計測手法において重要な技術となっています。

究領域の共同研究にたいへん役立つ内容でした。この安定同位体標識について情報交換を行う国際ワーク

会議に良い刺激を受けて、本領域の研究を更に発展さ

ショップ「Advanced Isotope Labeling Methods for

せていきたいと思っております。

Integrated Structural Biology 2017」が 3 月 6〜9 日にかけてフランスのグルノーブルにて開催されました。グル
ノーブルには世界有数の量子ビーム溶液散乱計測が可能な放射光施設があり、最先端の Integrated Structural
Biology が行われております。新学術領域の共同研究においてもグルノーブルの放射光施設にはお世話になっております。私たちはグルノーブルにはじめて訪れましたが、高等教育機関や研究機関が多く存在するとい
うこともあり、閑静で格調高い雰囲気の街でした。研
究所のすぐ近くは、30 分も車で行けばスキーができるほどの山岳地帯であり、街の中ではスキー道具を抱えて歩く人を多く見かけました。
今回の会議において特に興味を惹かれた発表はTrevor Forsyth の講演です。Institut Laue-Langevin と周講演者の Mulder 氏、Rosenzweig 氏と加藤グループのメンバーで昼食を取りながら議論を深めました。

辺の研究所がコンソーシアムを組んで、安定同位体標
識試料の調製、量子ビーム溶液散乱計測解析の支援を行っており、様々な複合体の溶液構造を明らかにしてきていることが発表され、圧巻の内容でした。また、
Elizabetta Boeri Erba の講演においては、安定同位体標
識を用いてタンパク質複合体の組み上がり過程を経時的に観測する手法が紹介されました。本研究領域の問
題意識と重なるところが多く、大変参考になる研究内容でした。谷中は「Stable isotope labeling for NMR

懇親会はコースのフランス料理でした。

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April, 2017

国際会議参加報告
11th Annual Symposium on
Nanobiotechnology 2017

ることによってドラッグデリバリー等への応用を目指した研究等が印象に残りました。
その他にも、ACS Nano 編集長の Paul S. Weiss 教授(UCLA)の“Nanoscience Approaches to Heterogeneity in
Biological Systems”や、Leonard H. Rome 教授(UCLA)の“Vault Nanoparticles for Immuno-Oncology and新井亮一（信州大学繊維学部 / 菌類・微生物ダイナミズム創発研究センター・A02 公募研究代表者）

Therapeutic Vaccines”など非常に高いレベルの招待講演
者らの興味深い講演を多数拝聴することができ、今後の「動的秩序と機能」研究にも活かすことができるよ
うな示唆もいくつか得られたと思います。また、ナノ医療イノベーションセンター(iCONM)の研究者らによって、ポリエチレングリコール(PEG)-アミノ酸ブ

今年 2 月 27 日～28 日に川崎市産業振興会館で開催

ロックコポリマーによるナノミセルキャリアを用いたされた国際会議 11th Annual Symposium on

ドラッグデリバリーシステム開発研究等の講演も行わ

Nanobiotechnology 2017, Frontiers in Nanobiology and

れ、今後の実用化に向けた期待が高まりました。さらNanomedicine に参加して参りました。本国際会議は、に iCONM のメンバーでもある 東大の一木隆範教授

2007 年に UCLA の Calformia NanoSystems Institute

は、“Cancer diagnosis platforms using exosomes and(CNSI)と東京大の Center for NanoBio Integration (CNBI)

exosomal RNA”と題して、マイクロ流体デバイス技術

により開始され、その後ヨーロッパやアジアの優れたによる検体処理と DNA マイクロアレイによる miRNA

研究機関も加えて発展し、今年で第 11 回目を迎えたも解析を統合した集積バイオデバイスの研究開発についので、川崎市産業振興財団ナノ医療イノベーションセて御講演されました。

ンター(iCONM)センター長の片岡一則先生を中心としさらに、今回、「動的秩序と機能」新学術領域からは、た組織委員会によって企画・開催されました。日本や東工大の上野隆史教授の“Nanobiotechnology for

米国、中国、韓国、シンガポール、スペイン等、世界

designing hybrid materials by Protein Assembly”と、私の各国からトップレベルのナノバイオテクノロジー関連“Self-assembling supramolecular nanostructures createdの研究者が集う非常にレベルの高い活気ある国際シンfrom de novo protein nanobuilding blocks”の 2 演題の招待

ポジウムとなりました。

講演が行われました。上野先生は、タンパク質の分子

例えば、基調講演 1 では、元米国微生物学会会長で集合によって、籠状やチューブ状、結晶状のナノマテ

CNSI のディレクターでもある UCLA の Jeff F. Miller

リアル開発に関して、最新の成果も含めて大変興味深教授が、“Contractile Nanotubes for Precision Antibiotics

い研究成果を御講演されまand Microbiome Engineering”という演題で講演し、した。また、私は、タンパ

ファージが細菌に穴を開けるためのタンパク質複合体

ク質ナノブロックによる自ナノチューブが収縮する分子機構や、それを応用した

己組織化超分子ナノ構造構

新たな抗微生物薬の開発（AvidBiotics ベンチャー企業

築についての研究発表を行創業）など大変興味深い話を聞くことができました。

いました。質疑応答でも、

また、基調講演 2 では、東大工学部の相田卓三教授が、今後の応用展開の可能性を“Robotic Nanocarriers Responsive to Endogenous Signals”

聞かれるなど、良い反響がという演題で講演し、超分子化学分野の素晴らしい研得られ、今後の研究発展へ究を多数発表されました。特に、シャペロニン GroELの強い期待も感じることがタンパク質を化学修飾や金属配位によりナノチューブ

でき、大変貴重な経験を積状に自己組織化したナノキャリアを開発し、内包しためました。

ゲスト分子を ATP や光などの外部刺激により放出す17

“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 44

April, 2017

内橋貴之グループの渡辺大輝さんと杉山翔吾さんが日本生物物理学会中部支部講演会において最優秀発表賞を受賞
によってチューブが細菌外膜を貫通します。これまで

内橋貴之（金沢大学理工研究域・A01
公募研究代表者）

主に電子顕微鏡によってシース収縮前後の構造が明らかにされていましたが、収縮速度やシースの構造変化などのダイナミクスについて直接調べる術がありませんした。渡辺さんは高速 AFM でシースを構成するタンパク質の配置が変化し、シースが収縮していく様子

平成 29 年 3 月 17 日に名古屋大学東山キャンパスでを捉えることに成功し、シース収縮速度の見積もりや開催された「平成 28 年度生物物理学会中部支部 講演

収縮速度が一定でないことなどを明らかにしました。

会」において、私たちの研究グループの渡辺大輝さん

杉山さんは「高速 AFM による Kai タンパク質間相協力研究員、（株）生体分子互作用の解明」のタイトルで発表を行いました。この計測研究所）と杉山翔吾君（金沢大学自然科学研究科

テーマは、まさに内橋の本領域での公募研究の課題で（金沢大学理工研究域

博士後期課程 1 年生）が最優秀発表賞を受賞いたしま

あるとともに、杉山君が修士 1 年生から取り組んでいした。

るテーマです。ご存じのように Kai タンパク質はシア

本講演会は生物物理学会中部支部会員の情報発信とノバクテリアの概日周期を司るタンパク質群で、KaiC研究交流を目的に毎年1回開催されており、今回は19のリン酸化状態が KaiA 及び KaiB との相互作用に件の口頭発表と28件のポスター発表がありました。当よってほぼ 24 時間周期で変動します。杉山君は KaiA

研究室からは教員、ポスドク、学生の総勢13名が参加

及び KaiB と KaiC との親和性が KaiC のリン酸化にし、そのうち5名が口頭発表をしました。金沢大学から強く依存し、特に KaiA の KaiC からの解離速度がは当研究室以外にも2グループから6名の参加があり、KaiC のリン酸化状態に同期して振動することを見出

また、福井大学医学部の老木グループ（A03公募研究）しました。今回の発表では、さらに理論研究者との共からも2名のポスドクが参加されたことで、生物物理

同研究によって、Kai タンパク質間の親和性の変動が、学会中部支部における北陸地区の存在感が高まっていタンパク質濃度の揺らぎなどの外乱に対するリズムの

ると感じました。

安定化に寄与していることを明らかにしました。

中部支部会では例年、学生、博士研究員などの若手研究者による口頭発表を対象に優秀な発表に対して最お二人の受賞を心からお祝いするとともに、今回の受賞を励みに、今後より一層の飛躍を期待します。

優秀発表賞として数名を顕彰し、若手研究者のモチベーション向上に努めています。今回は、当グループの渡辺大輝さんと杉山翔吾さん、老木グループの炭竈享司さんが選ばれ、本新学術領域の関係グループから3 名が受賞しました。
渡辺さんは、昨年金沢大で学位を取得後に、高速AFM の製造販売をしている（株）生体分子計測研究所に就職し、引き続き金沢大学で協力研究員として、製品用高速 AFM の開発設計をしつつ、研究活動を行っています。今回は「バクテリオファージ T4 のシース収縮過程のリアルタイム観察」という題で発表を行いました。T4 バクテリオファージは大腸菌に感染し、頭賞状贈呈の様子。左から杉山翔吾さん、渡辺大輝さ部に格納された DNA を尾部を通して細胞内部に注入ん、神取秀樹先生（支部長・名工大教授）、炭竈享します。尾部はチューブ状のタンパク質とそれを取り司さん。

囲むジャバラ状のシースから構成され、シースの収縮18