“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 40
December, 2016
業績紹介：青色光セン サータンパク質 YtvA の反応ダイナミクス	 	 "Photochemical Reactions of the LOV and the LOV-linker Domains of the Blue Light Sensor
Protein YtvA "Seokwoo Choi, Yusuke Nakasone, Klaas J. Hellingwerf, and Masahide Terazima
Biochemistry, 55(22), 3107-3115, (2016), DOI: 10.1021/acs.biochem.6b00263	
 

寺嶋正秀	
 
（京都大学大学院理学研究科・
A01 計画研究代表者）	
 枯草菌（Bacillus subtilis）由来の青色光センサー
タンパク質である YtvA（261 残基）は転写因子であるσB の活性調節を介して環境ストレス（光、熱、塩濃度など）に対する応答を制御する。その構造は光受容を担う LOV（Light-Oxygen-Voltage）
ド メ イ ン 、 活 性 部 位 で あ る STAS （ Sulfate
Transporter and Anti-Sigma factor antagonist）ドメ
イン、そしてこれらをつなぐ linker ドメインからなっている。これまで YtvA の機能に関する報告は多数あるものの、YtvA の光励起による光検出とシグナル伝達過程に関してはほとんど明らかにされていない。いくつかの物理化学的測定報告
でも、光受容後にほとんど構造変化がないとされていて、どういう反応が起こっているのかさえ謎のままであった。ここでは他の手法では検出できない変化まで検出できる過渡回折格子（Transient
Grating, TG）法を用いて反応ダイナミクスを調べた。
このために、機能やシグナル伝達過程において重要なドメイン単位で切り取ったサンプル
YLOV（LOV ドメインのみからなるサンプル）、
YLOV-linker（LOV ドメインに linker ドメ
イ ン が 付 随 し て い る サ ン プ ル ）、 N 末
extension のついた N-YLOV、そして N 末
extension と linker のついた N-YLOV-linker
について反応を調べ、それぞれの光反応
ダイナミクスを明らかにした。
YLOV の TG 信号では、早い時間スケー
ルから順に発色団と Cys 残基の共有結合形成、熱拡散信号、そして分子拡散由来の信号が観測された。分子拡散信号は、
拡散係数変化がないことを示していた。一方で、

N-YLOV と YLOV-linker では、顕著な拡散係数変化が観測された。しかし興味深いことに、これらのサンプルの CD スペクトル変化は YLOV の場合と同じであり、顕著な違いは見られなかった。
すなわち、ヘリックス含有量や 2 次構造変化がな
いにもかかわらず、拡散係数変化が検出されたことになる。この原因は明確ではないが、N 末
extension と linker のヘリックス構造の回転に由来しているのではないかと考えている。また、
N-YLOV-linker では、さらに大きな拡散係数変化が観測された。この摩擦係数を計算すると、
YLOV-linker と N-YLOV のほぼ和になっており、
N 末 extension と linker の構造変化はほぼ独立と考えられる。しかし N-YLOV-linker ではそれ以外に 530µs の速度で体積変化も観測された。これはYLOV-linker にも N-YLOV にも観測されていない。この変化が、N 末 extension と linker の協調によるものと考えられる。これは YtvA の生理機能には N 末 extension と linker のどちらも存在す
ることが大切であるという生理学的研究結果と合致する。また、LOV ドメイン自身は光励起で大きな構造変化を起こしていないにもかかわらず、それに付随した部分に変化が起こっていることは、平均構造が変わらないまま揺らぎが大きくなって、構造変化を引き起こすトリガーになっているのではないかと推測された。今回明らかにした反応ダイナミクスを図 1 に示す。

図 1	
  今回明らかにした YtvA の反応ダイナ
ミクス
1

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Newsletter Vol. 40
December, 2016	
 業績紹介： E / Z 型と R / S 型の 2 種類の接続部をもつベルト状分子の構造	 〜立体異性化の動的機構を解明〜	 的	
 "Stereoisomerism in Nanohoops with Heterogeneous Biaryl Linkages of
E/Z- and R/S- Geometries"

Parantap Sarkar, Zhe Sun, Toshiki Tokuhira, Motoko Kotani, Sota Sato, and Hiroyuki IsobeACS Cent. Sci., 2, 740-747, (2016), DOI:10.1021/acscentsci.6b00240

	
 
佐藤宗太	
 
（東北大学	
  WPI-AIMR・A02
計画研究代表者）	
 とを見いだした。
動的な異性化反応は、E/Z および R/S 連結部分があるために、2 段階で進行することを明らかにした。E/Z
連結部分が十分に速く回転し、R/S 連結部分が回転できない条件下では、R/S のキラリティにより、対とな

芳香族分子を環状に連結した分子の合成と機能を探るエナンチオマーをキラルカラムで分離できることが索する中で、その立体異性体についての基礎的な理解

わかり、そのキラリティは CD を使って確認できた。

は未成熟な状況である。表／裏をひっくり返しても同

複雑かつ多様な異性体の幾何学的考察と、実験的なじ構造である芳香族分子を単位ユニットとして用いた

立体化学の解明を明瞭に行えたことにより、本研究は場合でも、複数枚を連結した環状に接続した分子は、

化 学 を 中 心 と し た 学 際 的 研 究 成 果 を 収 録 す る ACS

一枚のユニットの表／裏をひっくり返すと異なる立体

Cent. Sci.誌に採択された。
O

異性体になる場合がある。
Me

今回、単位ユニットの個々の連結部の構造が E/Z お
よび R/S となる特徴をもつ、8 枚のフェナントレンを 3

HO 2C
Br

位と 9 位で環状に接続した分子、[8]CPhen3,9、を設計・1

かった。結晶のマウントに用いるクライオプロテクタ
ントのスクリーニングや測定条件の最適化を行い、cyclohexane
HO 2C
rt, 48 h45%

N I

Cl2CHCHCl2
Br reflux, 15 h
42%
Me

2

Br

Me
1. PtCl 2(cod), CsF
THF[8]CPhen 3,970 °C, 24 h
5%

pinB
Bpin
5

I
Br
3

pinB-Bpin
PdCl 2(dppf)•CH 2Cl2
KOAc

4
Me

Me

hν

Br

に隙間ができやすく、結晶化に用いた有機溶媒がディスオーダーして充填されているために潮解性があり脆O

THF–78 °C, 3 h; –78 °C, 1 h; rt, 15 h61%の手法によって結晶化を検討したところ、単結晶が得られた。環状分子であるために分子内の空孔や分子間I N

BuLi; CuBr2; PhNO 2

合成し、その立体化学について調べた。合成は、図 1に示すスキームに従って行った。恒温槽内で蒸気拡散

Me

I2
hν

dioxane
80 °C, 18 h
86%O
Bpin =B
O

2. PPh 3, o-DCB
180 °C, 48 hMe

図 1：8 枚のフェナントレンを、3 位と 9 位を使って環状に接続した分子、[8]CPhen3,9、の合成経路。	
 KEK フォトンファクトリーの NE3A ビームラインを使用した、放射光 X 線結晶構造解析により構造を明らかにすることができた（図 2）。また、NMR や理論計算を併用して、[8]CPhen3,9 の立体化学を調べた。その結果、R/S の軸不斉を示す構造に由来して、芳香族ユニッ
トはカーボンナノチューブ様の湾曲した筒表面からずれ、互いに同じ面に載らない形状をとることがわかった。幾何学的な考察により、E/Z および R/S 構造をもつことから、合計で 51 種類の立体異性体が生じうるこ

図 2：放射光 X 線を用いた単結晶構造解析により決定した分子構造。色で示した部分は、前に報告したナフ
タレンを用いた環状分子と共通の骨格。ディスオー
ダー部は、主構造（83%の占有率）を示す。	
 2

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業績紹介：光で制御するリビング超分子重合 	
 〜光異性化と核形成—伸張プロセスを 協同させる新手法〜	 	
 "Photoregulated Living Supramolecular Polymerization Established by Combining Energy
Landscapes of Photoisomerization and Nucleation-elongation Processes"
Mizuki Endo, Tomoya Fukui, Sung Ho Jung, Shiki Yagai, Masayuki Takeuchi, and Kazunori Sugiyasu
J. Am. Chem. Soc, 138, 14347-14353, (2016), DOI: 10.1021/jacs.6b08145	
 杉安和憲（物質・材料研究機構・・A02 公募研究代表者）

excited state

Pathway C:
photoisomerization

ground state△E	  本論文では、非共有結合で形成される『超分子ポリマー』をリビング重合的に合成する新手法を報告した。
	  リビング重合は、高分子の分子量を制御する合成法

Pathway A:
spontaneous
nucleation(kinetically prevented)

deep
trap

であり、1956 年にアニオン重合に対して初めて報告されて以来、高分子合成におけるもっとも重要な手法とwith seed

して研究が進められてきた。

Pathway B:
seededpolymerization	  われわれのグループは、2014 年に超分子ポリマーをリビング重合的に合成することに世界で初めて成功しdormant
monomerた 1。ポイントとなったのは、超分子ポリマーの成長

freemonomersupramolecularpolymer

過程を熱力学的ではなく速度論的に制御することでRNNあった。速度論的に分子の自己集合を制御するためにN
R

は、いわゆる「活性化障壁」をデザインしなければな

N

R

R

N

N
R

R

N

R

R

cis-1

trans-1

N

N

R

N

R

N

N

R
R

らない。しかしながら、活性化障壁を予測してモノマー
photoisomerization

分子を設計することは非常に困難であった 2。

nucleation-elongation

	  そこで本研究では、光異性化を利用して超分子ポリマー化を速度論的に制御する手法を開発した。活性化

図 1：光で制御するリビング重合のメカニズム。

障壁（図１中のΔE）が大きすぎたとしても、モノマー
分子は励起状態を経由して活性化することができる。

ba

実際に、図２に示す通り、超分子ポリマーの長さを制御できることを実証した。
	
  本研究を行った遠藤瑞紀さんは、2015 年 10 月に開催された高分子学会茨城地区若手の会でポスター発表
し、『優秀賞』を受賞しました！
400 nm

150nm

参考文献

図 2：
（a）一般的な超分子ポリマーと（b）本手法によっ1.

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

て長さが制御された超分子ポリマーの AFM 像。	
 2.

S. Ogi et al., Angew. Chem. Int. Ed. 53, 14363 (2014)3

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業績紹介：ウイルス由来の RNA を感知し自然免疫受容体	
 Toll 様受容体 7（TLR7）が活性化する機構を解明	 " Structural Analysis Reveals that Toll-like Receptor 7 is a Dual Receptor for Guanosine andSingle-stranded RNA "	 Zhikuan Zhang, Umeharu Ohto, Kentaro Ishii, Takuma Shibata, Elena Krayukhina, Masato Taoka,
Yoshio Yamauchi, Hiromi Tanji, Toshiaki Isobe,Susumu Uchiyama, Kensuke Miyake, and Toshiyuki Shimizu,
Immunity, 45, 737–748, (2016), DOI: 10.1016/j.immuni.2016.09.011.

	
 
内山	
  進	
 
（大阪大学大学院工学研究科・A03	
 公募研究代表者）	
 	 	  細菌やウイルスなどの病原体に対する防御機構とさらに、TLR7 のリガンド特異性および活性化 2 量体形成機構を調べると、TLR7 の第 1 結合部位は各種ヌ
クレオシドの中でグアノシンを特異的に認識すること、第 2 結合部位は非末端部分にウリジン塩基を含む 3 塩基以上の長さの一本鎖 RNA を特異的に認識することを明らかにしました。一本鎖 RNA が TLR7 に結合した

して、自然免疫機構が備わっています。TLR 受容体は

場合、TLR7 の二量体化の解離定数は 77µM であり活

自然免疫系の受容体であり、病原体の持つ特定の分子性化が起こらず、グアノシンが存在すると 3µM となりの構造を認識しています。TLR 受容体が活性化すると、二量体化による活性化が起こることが分かりました

自然免疫が発動して炎症反応や抗ウイルス応答が起こ（図）。従って、TLR7 の活性化には、第 1 結合部位とり、病原体を排除します。膜貫通タンパク質である

第 2 結合部位の両方のリガンドが必須であることが明TLR7 は一本鎖 RNA の受容体として同定されており、らかになりました。また、合成低分子リガンドである

HIV-1 や HCV ウイルス感染症に関与しています。また、

R848 は、RNA が無くても TLR7 を二量体化すするこ

自身の死細胞などから放出される RNA へ TLR7 が過度とも分かりました。

に応答する現象は、自己免疫疾患に関係するとされて	  これらの結果から、TLR7 の活性化機構を提唱しまいます。一方で、TLR7 はイミダゾキノリン誘導体やした。TLR7 はまず第 2 結合部位を用い、非末端部分

グアノシンなどの低分子化合物によって活性化されるにウリジン塩基を含む一本鎖 RNA を認識します。次ことも、報告されています。TLR7 はウイルス感染やに、第 1 結合部位にグアノシンが結合することによっ自己免疫疾患に対する治療薬やワクチンのアジュバンて、TLR7 が活性化します。一方で、R848 などの合成

トなどのターゲットとして注目されています。一方、低分子リガンドの場合には、第 1 結合部位への結合だ

TLR7 がどのようにこれらのリガンドを認識し、免疫

けで TLR7 は活性化します。これまで TLR7 は一本鎖を活性化するか具体的な機構は不明でした。

RNA を認識する受容体だと考えられていましたが、今	  今回、TLR7 による一本鎖 RNA および低分子リガン

回の結果から２つのリガンド結合部位を用いて２種類

ドの認識機構を、TLR7-グアノシン-polyU、TLR7-R848、のリガンドを同時に認識し活性化することが明らかに

TLR7-loxoribine-polyU、の 3 つの複合体の立体構造がなりました。
TLR7 + polyU_12mer

X 線結晶解析により明らかにしました。また、それぞれのリガンドの結合による TLR7 の二量体形成を超遠図	 心分析により定量的に解明しました。その結果、TLR7

TLR7-グアノはそれぞれのリガンドと 2 : 2（または 2 : 2 : 2）の複合

シン-PolyU体を形成することで活性化型の m 字型の 2 量体構造を複合体の結晶とることが明らかになりました(図左上)。グアノシン

構造と二量体などの低分子リガンドは 2 量体界面中の第 1 結合部位

化 Kd 決定TLR7 + polyU_12mer + G

3 µM

77 µM

に結合し特徴的な相互作用により認識されていました。

4

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業績紹介：周期境界条件下での生体分子に対する高速な QM/MM 理論の開発	
 ～密度汎関数強束縛法と particle	
 mesh	
 Ewald 法の融合～	 	
 "Rapid QM/MM Approach for Biomolecular Systems under Periodic Boundary Conditions:
Combination of the Density-functional Tight-binding Theory and Particle Mesh Ewald Method."
Hiroaki Nishizawa and Hisashi Okumura
J. Comput. Chem., 37, 2701-2711, (2016), DOI: 10.1002/jcc.24497	
 西澤宏晃（分子科学研究所
・A03 公募研究連携研究者）
奥村久士（分子科学研究所
計算科学研究センター
・A03 公募研究代表者）に QM 計算の方程式を求める手法の開発を行った。
本研究で開発した手法を 1 番目から 16 番目の残基からなるフラグメント Aβ(1-16) 2 本，亜鉛イオン，水分子を含む系に対して適用した。Aβ(1-16)と亜鉛イオン
を QM 領域，水分子を MM 領域とし，計算精度と計算時間を従来の方法と比較した。表 1 に従来法からの全エネルギーの差と計算時間を示した。本手法と従来法
で は 計 算 精 度 に 大 き な 差 は な く ， 両 者 の 差 は 10-3アミロイドベータペプチド (Aβ) が形成するアミロ

kcal/mol 以下であった。また，計算時間を比較するとイド繊維はアルツハイマー病との関連が指摘されてい本手法は従来法に比べて 166.5 倍高速化された。本研

る。Aβは部位ごとに振る舞いが異なり，例えば 17 番

究により金属を含む系の結合状態の詳細な解析や，化目から 42 番目の残基は分子間βシート構造を形成する

学反応を伴う MD 計算を行うことが可能となった。ま部位であることが知られている。一方，1 番目から 16

た，本研究は J. Comput. Chem. Vol. 37, Issue 31 の表紙

番目の残基はアミロイド繊維の核生成過程で重要であに選定された。（写真 1）

り，金属イオンが存在することで Aβの凝集が促進されることも実験により報告されている。このような金属イオンとアミノ酸が強く相互作用するような系では，
従来よく用いられている分子力場 (MM) に基づく分子動力学 (MD) 計算では取り扱いが困難であり，電子状態を考慮した量子力学 (QM) 計算が必要である。
しかし，QM 計算を行うには計算コスト上の問題が生じる。特に周期境界条件下での計算では，Coulomb
項が数値計算の律速となることが知られている。QM
計算では，分子の電子状態を決定するために方程式を解く必要がある。この方程式は分子の電荷に依存しており，分子ごとに立てる必要がある。しかし，この方程式を Coulomb 項まで考慮して立てようとすると，非写真 1：J. Comput. Chem. の表紙と筆者ら。

常に計算時間が長くなる。MM 計算では Coulomb 項を

表 1：従来法と本手法の全エネルギーの差 [kcal/mol]

効率的に計算する手法として，particle mesh Ewaldと Coulomb 項の計算時間 [秒](PME) 法が広く用いられている。PME 法ではエネル

全エネルギーの差

計算時間-27.876ギーと原子に働く力を求めることが可能であるが，QM 計算の方程式を立てるためには利用できていな

従来法
本手法

0.166×10-300.167かった。そこで，本研究では PME を用いて，あらわ5

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研究紹介：
水分子に依 存した電荷移動誘起スピ
ン転移現象を示す	
 プルシアン ブルー類似体	
 ムワークには鉄ユニットの欠陥があり、欠陥周辺のコ
バルト２価イオンはゲスト分子である水分子が配位することで八面体型配位構造を形成していることが明らかになった（図１）。この Na0.46Co[Fe(CN)6]0.78(H2O)1.31
は 260 K 付近で CTIST を示した一方で、加熱により脱水すると CTIST の消失が確認された（図２）。紫外－可視吸収スペクトル測定から、加熱脱水することで

大曲	
  仁美
（熊本大学大学院自然科学研究
科・博士後期課程 1 年）

コバルト２価イオンが四面体型配位構造へと変化していることが確認されたことから、水分子吸脱着に伴うコバルト２価イオンの八面体型－四面体型間の構造変化によって、CTIST の変換が生じていることが明らか

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）となった。

機能性金属錯体の中でもシアノ基により架橋された配位高分子は用いる金属イオンによって多様な磁気特性を示すことが知られている。特に３次元構造を有す
るプルシアンブルー(PB)型で、異なる金属イオンを持

図 1：Na0.46Co[Fe(CN)6]0.78(H2O)1.31 の単結晶構造（黄: Fe、つヘテロ金属 PB 類似体は混合原子価錯体であり、電ピンク: Co、青: N、赤: O、紫: Na、灰: C）。

荷移動に伴ったスピン転移現象 (CTIST) を示すなど
磁性体材料として知られている。これまでに、室温付近で大きな磁気ヒステリシスを有するものや強磁性を示すものなど、魅力的な磁気機能性配位高分子として研究されてきた。また多孔性構造であるため細孔内へのゲスト分子の取り込みが可能であり、ガス・イオンの貯蔵やゲスト吸着による機能変換を利用したセンサー開発も期待されている。しかし一方で、PB 化合物
は単結晶の作成が極めて難しいことが知られ、単結晶構造解析の報告例は少なく、細孔内のゲスト分子の物

図 2：水分子の吸脱着による電荷移動誘起スピン転移性への影響についての詳細に明らかになった例はほと現象の変換。

んどないのが現状である。
本論文では、鉄とコバルトを用いたヘテロ PB 類似

上記研究は Dalton Transactions に発表されました。

体 Na0.46Co[Fe(CN)6]0.78(H2O)1.31 の単結晶の作成に成"Water-dependent charge-transfer-induced spin transition

功し、その詳細な構造解析と水ゲスト分子の吸脱着にof Prussian blue analogues", Hitomi Ohmagari, Ryo Ohtani,

よる磁気挙動変化について報告した。単結晶は、Y 字Manabu Nakaya, Masaaki Ohba, Masaaki Nakamura,型試験管の両末端に Na4[Fe(CN)6] 及び CoCl2 ･4H2O

Leonard F. Lindoy, Osamu Sato, and Shinya Hayami,

をそれぞれ加え、飽和食塩水中でゆっくりと拡散させ

Dalton Transactions, 45, 16784-16788, (2016),

ることにより得られた。単結晶構造解析から、フレー

DOI: 10.1039/C6DT03474H

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標識抗体により、膜挿入量の 2.8±0.33 倍の上昇が確認された（図 2 左）。EmrE の基質(エチジウムブロマイ

研究紹介：
膜輸送装置 の再構成によるリポソード)を用いた基質輸送活性の測定では、Sec トランスロ
コンの再構成により 3.3±0.62 倍の基質輸送速度の上昇が確認された（図 2 右）。上昇率の類似性から、活性ム内合成膜タンパク質 の	
 型 EmrE の膜挿入が促進されたと考察される。また、

膜上局在の効率 化	 EmrE の N、C 両配列末端の膜挿入を独立に検出すると、C 末端の膜挿入のみが促進されていることが明らかと

	
 
太田直樹	
 
（大阪大学工学研究科・博士課
程）	
 
	
 

なった。Sec トランスロコンが膜タンパク質のフォー
ルディングを補助して活性型に誘導していると考えら
れる。	
 

松浦友亮	
 
（大阪大学工学研究科・A02
公募研究代表者）	
 	
 膜タンパク質は創薬の標的の 50%以上を占める重要な分子である。膜タンパク質は高い	 図 1：SecYEG と目的膜タンパク質(mPOI)のリポソー
ム内共発現の模式図。

疎水性領域を有するため調製が困難であり、界面活性剤や脂質等を用いた様々な調製法が開発されてきた。
我々は、細胞サイズの人工脂質二重膜小胞(GUV)内で無細胞タンパク質合成系により膜タンパク質を合成する手法を開発してきた。この方法により細胞内環境を模	 倣した反応場でハイスループットに膜タンパク質の合成・アッセイが可能になり、膜タンパク質ライブラリー

図 2：EmrE の膜挿入量（左）と基質輸送活性（右）のスクリーニングによる進化分子工学への応用も期待の Sec トランスロコン依存性。
EmrE を含めた 9 種の内膜タンパク質(IMP)のうち 6される。	
 これまでに、既知の構成成分のみから成り任意成分

種で膜挿入量の上昇が確認され、再構成系が IMP の膜の添加・除去が可能な再構成型無細胞翻訳系 PURE	 挿入に寄与していることが示唆された。	
 本研究により、

system を用い複数のモデル膜タンパク質で本手法のSec トランスロコンを導入することで調製可能な膜タ有効性を確認してきた。しかし従来法では膜タンパク

ンパク質種が拡張された。今後、他の膜挿入制御装置

質種により調製が困難な分子も存在していた。その原の導入や膜脂質組成の調整などにより GPCR や人工膜因の一つとして膜タンパク質輸送系があると考え、本タンパク質などの多様な膜タンパク質の合成・機能解研究では代表的な膜タンパク質輸送系である Sec トラ

析・進化分子工学への応用が期待される。	
 ンスロコンを再構成することによる GUV 内無細胞膜タ

	 ンパク質合成系の有効性の向上を目的とした（図 1）。	
 上記研究は Scientific Reports に発表されました。	
 膜タンパク質複合体(SecYEG)と可溶性タンパク質" In vitro membrane protein synthesis inside Sec(Ffh、FtsY)で構成される系を再構成し、膜タンパク質translocon-reconstituted cell-sized liposomes", Naoki Ohta,の膜挿入効率への影響を確認した。モデル膜タンパク

Yasuhiko Kato, Hajime Watanabe, Hirotada Mori and質として大腸菌由来の多剤排出トランスポーター

Tomoaki Matsuura, Scientific Reports, 6, 36466, (2016),(EmrE)を使用し、EmrE に付加したタグを認識する蛍光DOI: 10.1038/srep36466

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December, 2016と話した。	 ア ウ ト リ ー チ 活 動 報 告 	 	
  その後は、空いたガラガラ電車とギュウギュウの満員電車では人間間親和性についての捉え方が全く異な

寿 司 屋 の 大 将 	
 る事を紹介した。次いで、ホワイトボードに式と図を『 第 20 回 自 然 科 学 カ フ ェ 』 報 告 	 書いてボルツマンの原理や数え上げの話を示しつつ、

	
 
秋山良	
 	
 
(九州大学大学院理学研究院・	
 A01	
 公募研究代表者)	
 結晶化ですらエントロピーの増大を伴う話、普段着目	 的説明がミスリードしやすい表現である事も垣間見る

しない溶媒分子をあらわに粒子として見た時の意外な現象の話へと進んでゆく。ボルツマンの原理を正しいとおけば、『エントロピーを乱雑さの指標』とする通俗	 事が出来る。そして、朝倉—大沢理論のところでは『あっ、２０１６年１０月２４日の夕方、札幌駅近くの寿司確かに。エントロピーが大きくなってる！』という手屋のカウンターに北大の A.K.さんと２人でぶら下応えが、頭の動きで見える。大学の授業でも見るあのがっていた。海の幸と酒を楽しんでいたのである。座動きである。満員電車のあたりまでついて来た人、朝敷から時折ざわめきが聞こえるものの、時間が早いせ倉−大沢理論までついて来た人と、到達段階は様々だが、いか我々の周囲は他に客がいない。大将はこちらの様子を伺いながら少しずつ刺身や酒を出してくる。差し出しつつ、『儲けの事もありますけどね、、、結局、味わ『味』の分かる方々が随分といらっしゃる。２０人のお客を前にした寿司屋の大将の気分である。	
 う事を楽しんでくれる、味の分かってくれる客が居るのが、嬉しいというか。まあ、この仕事やっていて良かったと思いますね。』と言った。大将、といっても私よりずいぶん若いのだが、彼の言葉に『私は、そのぉ、、、
味の分かる客ですかね？』と応じる。
『まぁ、食べる順
序や、ペースを見ていれば、だいたいはわかりますよ。
おい！ちょっと冷蔵庫の奥に隠してる酒あるからよ。
出してくれ！』と大将がアルバイトのお姉さんに声をかける。あまり見かけない一ノ蔵の瓶が出てきた。お品書きにあった覚えは無い。困った事に、翌日の講演のスライドは出来ていない。	
 
５日後の１０月２９日に新宿文化センターで私が思い出していたのは、その寿司屋でのひとコマである。
その日、私は第２０回自然科学カフェの話し手をしていた。ただし、カフェでの私の立ち位置はカウンターの内側である。タイトルは『一見非常識な溶液内の生体分子間に働く力～負電荷同士が引き合う。自己組織	  サイエンスカフェの風景１。ボルツマンの原理。	
 
	
  	
 
	
  時折、私は料理人を羨ましく思う。料理の場合、目の前で客が喜ぶのが分かる。カウンターなら反応がよりストレートだ。言葉ではない。体の動きや、表情、化でエントロピーが増大する。～』とした。これを美そして食べる順序やスピードでわかる。大学で研究を味しく頂いてもらわなければならない。まず、最初にしていると、必ずしもそうはいかない。反応に時間がこう述べる。
『今日の話は教科書に書いてある話ではあかかるのが普通だ。特に純粋科学をするなら、時に自りません。それどころか、表向きは教科書と逆の結論

らの人生よりも長い時間に期待するロマンティシズムだったりします。普通、試験に書いたらバツです。でが必要であろう。しかし、サイエンスカフェの話し手

すから、その辺り気をつけてくださいね。』少し溜めて、は正に料理人の感じる厳しさと喜びに近いものを得ら『でも、熱力学や統計力学、、、言わば数理で化学現象れる。目の前の聴衆が相手なのだ。時には、レンジののこうしたお話を進める事にはとても魅力的な側面もあるのです。』続けて、『数理と論理は権威に優先させ易いんです。今日はそこいらをちょっとお見せしたい。』

広いお客からのこうしたストレートな反応も嬉しい。
レスポンスは普段の授業よりもはっきりしている。話8

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し手をする事は研究そのものではない。しかし、純粋に比べるとやはり心もとない。
（ただし、ヨーロッパは科学の研究がどうあらねばならないのかをお客の反応

社会に階層があるのだが、、、。）それだけに新学術領域

が示してくれる。ここでは、役に立つ技術より、意外がサイエンスカフェと共催する道をつけられた意義はで生きの良い面白い科学の方がずっと大事なのである。	
 大きいと思う。	
 	  一方で、授業の相手は大抵の場合は絞り込まれた学
生、つまるところ所詮は『専門家の卵たち』だ。学生は社会全体から見れば『専門家』である。あとで『使えるか？』が大事な要素として入ってくるし、意外性と面白さだけでは不十分だ。反応にも時間が必要になる。授業の講師は、寿司屋の大将というよりも、料理ところで懇親会で店のメニューを見ていると５６度の中国の白酒と思しき名前を見つけた。つい『これ、うまそうですねぇ。』と、言ってしまう。それに誰かが答える。
『先生、飲まれますか？じゃあ、頼みますよ。』
数分後に目の前に白酒の瓶が１本。多分、３分の１は私が飲んでしまった。こうして、私はカウンターの内側から完全に転がり落ちてしまったのであった。	
 の専門学校の先生である。もちろん、そこにはそこの『翌日、甲武信岳（こぶしだけ）に登る。』と言われ喜びがある。でも、『え？そこまでイけるの？』というていた方もずいぶん白酒を飲まれていた様だけど、無意外性を伴った驚きはどうしても薄い。	
 事下山されたのだろうか？	
 	
  そう、実は凄い質問が出たのである。
『先ほど、先生

最後に、共催、支援を頂いた本新学術領域、自然科

は朝倉−大沢理論の圧力描像で式を示されましたが、簡学カフェにご紹介頂いた平岡秀一先生、自然科学カ

単の為に理想気体の状態方程式を使われましたよね。

フェのコーディネーターをされている古屋さん、後藤

ファン・デル・ワールスの状態方程式ではどうなのですか？』これでは秘蔵の酒を出さねばならないではな
いか。まるで、古典流体の密度汎関数理論の研究者あたりがしそうな質問だ。
『良い質問ですね。そういう方
向の発展型もあります、、、。それから、実はファン・デル・ワールス描像と呼ばれているものがあるのですけ
どね。剛体球と言って、分子体積のみの球の統計力学を計算すると、、、、』などと、一通り答える。ファン・さん、協力者の方々に感謝して本稿を閉じたいと思う。	
 	 追記：山に登られた方は天候にも恵まれて、ご無事であったと自然科学カフェの方からご連絡頂いた。ア
ルコールを燃料に山行を楽しまれたとの事。	
 
	
 
	
 
	
 
	
 

デル・ワールスの仕事のミステリアスなまでの凄さに触れた後、私の話は、１９世紀のオランダ科学の黄金期、フェルメール、レーウェンフック、１７世紀オランダ文化の黄金期、そしてライデン大学の創立、８０
年戦争とライデン包囲戦へと広がった。もう１つの負電荷間引力の話題も楽しんでもらえた様だ。最後は、『媒質(medium)は本質だ。The	 medium	
 is	
 the	
 essence.』の『まとめ』のスライドを示した。『でも、完全な人（理論）など無いのですよ。』と、いつもの言葉で締める。こうして、はじめて挑戦したサイエンスカフェの話し手を終えた。	
 コーディネーターの方からも『ライデンの市民のおサイエンスカフェの風景２。数え上げ	 話は、我々がサイエンスカフェを続けていく励みになります。』とメールを頂いた。食事をしながらの懇親会で話をしていたときにも、市民が科学を文化として受容する事が、まだまだ出来ていない日本の事情が話題に上がった。福沢諭吉の『訓蒙究理図解』が出た当時によく読まれた事やアジアの中では理学の認知度が高い事などの明るい材料もある。けれども、ヨーロッパ

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して岡本祐幸先生（名大）が参加し、領域での成果を国際学会参加報告	 － 「9th Korea-Japan Seminars on

Biomolecular Science : Experiments
and Simulation」－	
 
	
 
	
 

含めた発表を行った。特に加藤先生からは、領域内での共同研究による多彩な手法を駆使することでプロテ
アソーム複合体形成機構にアプローチする興味深い研究が報告された。	
 	
  また、今回は日本および韓国以外からも参加者があり、特に中国 CSRC の Haiguang	 Liu 博士による X 線自由エネルギーレーザー（XFEL）によるロドプシンの構造解析に関連する発表には、活発な質疑応答がなされ

松森信明（九州大学大学院理学研
究院・A01 公募研究代表者）	
 た。測定は Stanford 大学の LCLS で行われたものであ	
 が離せない。	
 	 	  最後に研究発表以外について記述したい。本セミ	  第９回「日韓生体分子科学セミナー：実験と計算」

ナーの開催地である慶州市は新羅王国の首都として栄（ The	
  9th	
  Korea-Japan	  Seminars	
  on	
  Biomolecular	 え、市内の数々の歴史的遺物が世界遺産に登録されてSciences:	
 Experiments	
 and	
 Simulations）が、本新学いる。２日目の午後には、李氏朝鮮時代の伝統的な家術領域と共催のもと、平成 28 年 11 月 14 日から 3 日間並みがそのまま残された良洞民族村や、名勝仏国寺なにわたり韓国慶州市にあるコモドホテルにて開催されどへのバスツアーが催された。いずれも世界遺産であた。本セミナーは、生体分子科学に関する日韓の研究

り、天気にも恵まれさらに紅葉と相まってその美しさ交流を目的とし、分子科学研究所と Korea	
 Institute	
 を大いに堪能させて頂いた。また、バンケットやディfor	
 Advanced	
 Study	 （KIAS）が窓口となり日本と韓国

ナーなどではおいしい韓国料理を肴に、参加者との親で交互に開催してきたもので、今回で 9 回目を数える。

交を深めることができた。会期中は、ソウルなどで朴今回は、青野重利先生、加藤晃一先生（分子研）、

大統領の退陣要求デモが行われていたが、本セミナー

Jooyoung	
 Lee 先生（KIAS）をオーガナイザーとして、会場付近ではそのような懸念は全くなく、密度の濃い

韓国から１３件、日本から１８件、さらには台湾、中研究発表と Jooyoung	
 Lee 先生をはじめとした韓国側の国、タイからの参加者による合計３６件の発表が行わ

手厚いホスピタリティーにより、大変有意義な３日間れた。	
 を過ごすことができた。	
 	
  本会議のホストを務めた KIAS の Jooyoung	
 Lee 先生	
 からは、CSA	 global	 optimization 法を NMR の初期デー	 るが、日本の SACLA を含めてこの分野の進捗からは目タに適用したタンパク質構造決定についての報告があった。また、彼のグループからは、タンパク質のフォールディングや化学シフトを基にした構造精密化など４件の報告があり、活発に研究が行われていることが伺えた。さらに韓国からは、生体分子間相互作用に水が果たす役割の計算科学的研究や、クオラムセン
シングの計算による解析など、生命現象の計算科学的理解を目指した興味深い発表が行われた。また計算関係以外にも単分子解析や NMR など多彩な発表と活発な意見交換が行われ、韓国の研究レベルの高さを伺い知ることができた。	
 	  日本側からは、分子研の研究者による計算や結晶構
造解析の研究発表が充実しており、活発な質疑応答が	
  9th	 Korea-Japan	
 Seminars	
 on	
 Biomolecular	
 Science行われた。また領域からは、加藤晃一領域代表およびに参加した新学術メンバー（一部）の集合写真。	
 矢木真穂博士、谷中冴子博士（いずれも分子研）、東雅大先生（琉球大）、筆者、寺島正秀先生（京大）、上久
保裕生先生（奈良先端大）、杉山正明先生（京大）、そ10

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20 16 年ノ ーベル 化学賞 受賞	
 Je an -Pi e rre 	
 S au va ge 博士 講演会 報告	
 
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）
	
 	
  2016 年のノーベル化学賞は、Jean-Pierre	
 Sauvage
博士（フランス）、J.	
 Fraser	
 Stoddart 博士（アメリカ）、	 Bernard	
 L.	
 Feringa 博士（オランダ）の 3 氏に贈られました。受賞理由は、“for	
 the	
 design	 and	
 synthesis	
 of	
 molecular	 machines”。本領域でも馴染みの深い、カテナンやロタキサンといった超分子の合	 Jean-Pierre	
 Sauvage 博士。“I	
 enjoyed	 very	 much	 my	
 visit	 to	
 your	
 institute	
 and,	 in	
 particular,	
 I	
 was	
 
much	
 interested	
 in	
 discussing	 your	
 research	 projects.”	
 	
 
	
 

成を含む、分子機械の創生に関する研究が評価されたものです。	 	  私は、学生時代に受賞者の１人である Sauvage 博士（当時ルイ・パスツール大学）の研究室へ留学する機会を得て、カテナン合成にも携わりました。そのため、今回の受賞が発表された際には、大変な驚きと喜びを感じました。受賞決定直後の 10 月末に Sauvage 博士が	
 来日・金沢を訪問された機に、北陸先端大にお招きして講演会を開催するとともに、研究ディスカッションを行い本領域の活動についても紹介させていただきました。	
 

研究グループメンバーとともに。学生にとっても貴重な機会となりました。	
 	 	  Sauvage 博士は、ノーベル賞に繋がった画期的なカテナン合成法を、これとは全く異なる分野である金属錯体の光化学を研究する中で発見されました。そのことからも、異なる分野が交わること、これに挑戦することに対して高い関心をもたれており、本領域が推進する超分子化学と生命科学の融合研究について、とても興味深いと盛り上がりました。例えば、人工超分子と細胞表面の糖鎖を融合したサイボーグ分子の研究に関しては、他の生命分子についても応用できる可能性はないだろうか？	
 超分子を使ってタンパク質の立体構造を制御したらどうだろう、など議論が弾みました。	
 	
  楽しそうに語る Sauvage 博士から大いに刺激をいた
だくとともに、サイエンスの面白さ・奥深さを再認識しました。また講演会では、多くの学生へ向けて、新しいことに挑戦するための激励をいただきました。ご多忙の中、時間を割いてくださった博士に、あらためて御礼と、そして心からお祝いを申し上げます。	
 	
 芳坂班員（A02）との議論の様子。人工タンパク質の創出に大変興味をもたれました。	
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加藤グループの與 語 理 那 さ ん と 飯 野 グループの石 渡 大 貴 さ ん と 村 田 グ ル ー プ の 宋 致 宖
さ ん が	 OIIB リ ト リ ー ト 2016 に て ポ ス タ ー 賞 を 受 賞 	
 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)
飯野亮太(自然科学研究機構 岡崎統合バ
イオサイエンスセンター・A02
公募研究代表者)

	 	  與語さんは“Exploration	
 of	
 dynamical	
 structures	
 and	
 interactions	 of	
 antibodies”、石渡さんは“Role	 of	
 each	
 domain	
 of	
 fungal	 and	 bacterial	
 cellobiohydrolases	
 elucidated	
 by	 single-molecule	 analysis”、宋さんは“structural	 analyses	
 of	
 murine	 norovirus	
 virions	
 by	
 cryo-electron	
 microscopy	
 single	 particle	
 analysis”というタイトルでそれぞれ発表を行いました。３人の発表はいずれも、本領域

村田和義(自然科学研究機構 岡崎統合バ
イオサイエンスセンター（兼）・A03 公募研究代表者)

において主力となっている様々な計測手法が活躍を見せました。與語さんはNMRや高速AFM、SANSを用い、抗体が作用する環境場での動的構造解析をおこないまし
た、石渡さんは1分子計測を用いた精密な分子の動態解
析によって、セルラーゼのそれぞれのドメインの役割	
 を明らかにしました。宋さんは電子顕微鏡を用いた超加藤グループの與語理那さん（博士前期課程1年生）、

高解像度での単粒子構造解析によって、マウスノロウ

飯野グループの石渡大貴さん（博士前期課程2年生）、

イルスの多様な構造を明らかにしました。3演題ともイ

村田グループの宋 致 宖 さ ん （ 研究員）が2016年度

ンパクトのある研究成果でした。	
 Okazaki	 Institute	
 for	
 Integrative	 Bioscience	
 （OIIB）

	  受賞された若手の皆さんの今後のますますの活躍がリトリートにて、ベストポスター賞を受賞しました。

期待されます。	
 このイベントは、岡崎統合バイオサイエンスセンターに属する研究室のメンバーが一堂に会し、泊まり込みで緊密に研究発表とディスカッションを行う場となっています。筆者らが所属する岡崎統合バイオサイエン
スセンターは、分子科学から細胞生物学、更には生物個体を用いた研究まで幅広い領域の研究者が集まっており、日常的に多分野にまたがった研究発表会とディ
スカッションが行われていることから、本領域と相通ずる雰囲気があります。今年度は三河湾リゾートリン
クスにて合宿形式で行われました。	
 	 	  討論会場は発表者と聴衆の距離が近くなるように工	
 賞状の贈呈の様子。左から、池中一裕センター長、

夫されており、若手研究者が中心となって英語での口Rupali	 	 	
 Guptaさん、宋 致 宖 さ ん 、與語理那さん。

頭発表と質疑応答が活発に行われました。ポスター発

石渡大貴さん	 表は初日の夕食後に懇親会も兼ねて行われました。ポ
スター発表の前にはポスタープレビューが行われ、３人とも研究の目的や結果などについて１分以内で的確に発表しました。ポスター会場では飲み物やスナックも振る舞われ、和やかな雰囲気の中ディスカッションが弾みました。	
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December, 2016	 内 山 班 員 の 研 究 成 果 が 新 聞 に 掲 載 さ れ る 	 A03 公募研究代表者の内山進班員の成果が産経新聞（10 月 13 日）に掲載されました。	
 
	
  	
 
	
 
http://www.sankei.com/west/news/161013/wst1610130041-n1.html	
 
	
 

	
  	
  	
  	
 

新学術領域研究「動的秩序と機能」
今後の活動予定
・第 5 回国際シンポジウム
日時：2017 年 1 月 21 日（土）～22 日(日)	
 
場所：東京大学駒場キャンパス	 http://seimei.ims.ac.jp/event/20170121.html	
 	
 ・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	
 https://www.oist.jp/ja	
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