シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

タンパク質とＮＭＲ
荒田 洋治 （あらた ようじ）
１．はじめににした理由です。抗体については，分子間相互作

私は，タンパク質科学の専門家ではありませ

用など，未知な部分が山のように残っています。

ん。ただ，自身の終生のテーマである NMR と化

これまで，古典的な研究法が主流だったためで学に関する研究を進める段階で，様々なタンパクす。それまでミクロな立場から研究が行われてい質と関りを持つことになりました。そのため，こない，極めて重要で興味のある系だといっても，

こでは，NMR の立場から，タンパク質をどのよ

常識的には無茶な話です。

うに理解したかについて書いてみようと考えましそんな化け物のようなタンパク質を相手にした。

て，どうするのだと，懸念の声が周りから聞こえ1980 年代，リボヌクレアーゼ T1 [成田耕造，松てきました。流行に敏感な超 IQ の学生などの連

尾壽之，寒川賢治（大阪大学蛋白質研究所）]，

中が，とくに私の姿勢に冷たく対応しました。私

免疫グロブリン G，M，L 鎖（ベンス・ジョーン

が，「今はやりの，2 次元，3 次元 NMR には，未ズ・タンパク）[山村雄一，清水章，林昭（大阪

来がない」 とまでコメントしたため，その時の大学医学部第 3 内科），篠田友孝（東京都立大学ことを今でも持ち出される重鎮がおられます。

理学部化学科）]（所属など，いずれも当時）の構造解析研究に，化学における NMR を本業とす－ ハイ，私は確かに間違っておりました。

る者として参加しました。
その後，私たちは，抗体関連のタンパク質 にしかし，それと同時に，自分のアイディアを絞力点を置いて研究を進めました。当時すでに，り出す知恵がなければ，西洋には勝てないという

NMR によるタンパク質分子の 3 次元解析の方法

立場からの発言であったことも，理解していただが，スイスの Kurt Wüthrich 教授によって確立さければ，多少とも心が安らぎます。ともあれ，あれ，世界中で，“僕 も 私も” という雰囲気で，の時から 40 年以上が経過しました。

山のような論文が発表されていました

1-3。

対象とする分子が大きくなればなるほど，NMR

後で，東京大学理学部物理学科の高橋秀俊教授

による構造解析は困難になります。技術の工夫，との会話を引用しますが，情報処理で何とかなり進歩によって，最初は分子量が 1，2 万程度であませんかと質問したところ，free induction decay

ったものが，次第に大きな分子を対象とすることに情報がないのだから，それは無理な相談です

が可能になってきました。

よ，と一蹴されました。

ある時，たまたま手に取った浜口浩三先生の著

しかし，私は，いったん決めた抗体を止める気書 『蛋白質機能の分子論』 （東京大学出版会，は全くありませんでした。要するに，はっきり言1976）のなかに，抗体に関する記述を見付けまし

えば，人の真似をしたくなかったのです。このた。この出会いが私のその後の進路を決めまし時，ふと頭をよぎったのが，奇人・永井荷風た。しかし，抗体のように，分子量 15 万にも達（1879 - 1959）の言葉です。

すると，到底，NMR 解析の対象にはなりません。これが，私たちが，抗体のような巨大分子を**********

対象とする NMR の研究法の開発に力を注ぐこと176

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

永井荷風 『江戸芸術論』 （岩波文庫，2000）の月と 3 日で職を辞し，その後は，電気通信大学を

冒頭 「浮世絵の鑑賞」 には，荷風の持論が明快経て，東京大学理学部化学科，生物化学科，薬学に綴られています。

部で研究・教育に携わりました。
薬学部に進学した時，落合英二先生は，
「
“ 化

わがくに

うかが

学 ” は，ドイツから薬学を通じて，日本に入っ

我 邦 現代における西洋文明模倣の状況を 窺 ひ見てきて，薬学を通じて，日本全土に広まっていっ

じゅうき

るに，都市の改築を始めとして家屋什 器 庭園衣服たのである。すなわち，諸君の体内には，Liebig

うたに到るまで時代の趣味一般の趨勢に徴して，転 たの血が流れていることを忘れるな。
」と仰いまし余をして日本文華の末路を悲しましむるものあた。落合先生のお言葉通り，当時の薬学部は有機り。 ・・・・・

化学の全盛期でした。その後，有機化学が支配する薬学の将来像を再考しようという流れが強くな
り，薬学自身が変わっていくことになりました。

荒田洋治ブログ（2015 年 12 月）：『人と言葉
永井荷風：断腸亭日乗を読む 巻の二』4

私は，大学を卒業以来 60 年，殆どの時間をNMR と共に過ごしてきました。具体的には，有**********

機化学を出発点とする NMR の基礎と応用の研究です。ともあれ，何をするにしても，私の発想の２．有機化学と NMR

原点は，これまでも，これからも有機化学である

１） 三つ子の魂百までもことに変わりはありません。

私は，東京大学薬学部の菅澤重彦先生の研究室
で有機合成化学を学びました。

２） 薬学と物理化学
薬学部の修士課程で有機化学の研鑽を積んでいる間，同級生の清水博君と薬学における研究の将来性について意見を交わすようになりました。清水君と気安げによんでいますが，彼は，私の師匠

図 1．菅澤重彦先生（1898 - 1991）

この写真を見ると大変に怖い先生のようですが，実際には細かいところに目を配って指導していただきました。亡くなる 2，3 年前にも，薬学出身者としてしっかり勉強するようにと書かれた絵葉書をいただきました。私にとっては，“仰げば尊し わが師の恩”の先生です。
薬学部を卒業したあと，第一製薬・柳島研究所・研究員になりましたが，事情があって，2 ヵ

図 2. 清水博君

177

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

でもあります。

かねてから，有機化学を学ぶ学生として NMR

清水君は，YMCA の演劇部に属していました。

に多大の関心を持っていた私は，藤原先生 にお願いして，セミナーに参加させていただき，NMR

今のままでは薬学に将来はないと考えていた清の勉強を始めました。分子の中の個々の原子を水君は，薬学における物理化学の重要性を念頭に別々にみることが原理的に可能な NMR は，有機置いて勉強を続けていました。学部学生の頃，授化学を専攻する学生としてこの上もなく魅力に富業の合間に，Debye の『有極性分子』 を彼が熱んだものでした。

心に読んでいたのを記憶しています。

化学の研究に使う場合には，NMR が分光法と同君は，薬学では，柴田承二先生の生薬学研究しての宿命を背負っていることを忘れることはで室に所属していましたが，希望して，理学部化学

きません。分子が大きくなればなるほど，NMR

科の森野米三先生の指導により，ビフェニル のスペクトルの線幅が拡がるという事実です。

Ｘ線結晶解析 によって修士の学位を取得し，そ清水君は，博士論文で，NMR における緩和現のあと，電気通信大学の藤原鎭男先生のもとで，象を詳細に論じ，分子の形，大きさとスペクトロ

NMR の研究を始めました。

スコピーの関連について重要な貢献をしました。
私は，この段階で，緩和理論を徹底的に勉強しま
したが，これが，タンパク質と関わる上で，大いに役立ちました。
３） NMR の測定
当時の日本は，今と違って，NMR 分光計がどこにでもある状態ではありませんでした。
日本における NMR の第 1 号機は，電気通信大学に設置されていた 27 Mc/s（現在の MHz ）を用いた装置でした。磁石は永久磁石。藤原先生が留学先のイリノイ大学の Gutowsky 教授の研究室の装置を模して日本で作られたものです。この作業には，助手として長年藤原先生を助けられた林昭一さんが甚大な貢献をされました。

図 3. 藤原鎭男先生

図 4. インドの Bombay（現在の Mumbai）で開催された

日本で最初の本格的なＮＭＲ教科書(1962)

国際磁気共鳴学会 (1974 年) 講演する Gutowsky 教授

178

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

当時は，日本には，電通大のこの装置しか存在

もう一人，スタンフォード大学の H. S. Mosher がしませんでしたから，全国から多くの研究者が押参入していました。彼は，カリフォルニア・イモ

し寄せてきました。例えば，フグ毒のリの毒が tetrodotoxin そのものであることを発見しTetrodotoxin の構造決定を，ハーバードのていたのです。海の動物・フグと陸の動物・イモ

Woodward 教授と競い合っていた三共（現在の第リが同じ毒を持っていること自身，大きな反響を一三共）のグループは気合が入っていました。東

よび起しました 5,6。

大の応用微生物研究所の津田恭介先生との共同研

結果は痛み分けでした。いずれのグループと究でした。

も，全く同じ構造を報告したのですが，これは完全なものではありませんでした。結局，Ｘ線結晶解析の結果が決め手となって，戦いは終わりました。その後は，日本原子力研究所の山口一郎さん，早川直宏さん，東京工業試験所（東工試）の額田健吉さん，山本修さん，早水喜久子さんのお世話になりました。
４） NMR の勉強
東工試では，山本さんにセミナーの場を設定していただき，Abragam の輪読会（週 1 回）を続けました。その後，藤原研でも，Abragam，Slichterなどの教科書を前にして，当時藤原研究室の図 5．Tetrodotoxin

NMR グループの責任者であった私が中心になっ
Tetrodotoxin の NMR 測定は，不肖・荒田が対て，夜遅くまで，徹底的に勉強しました。私個人

応しました。やって来たのは，薬学の菅澤重彦先としては，この時のセミナーの準備などの勉強

生の研究室の太刀川隆治先輩だったことに因縁をは，あとになって上梓した 『ＮＭＲの書』

感じました。しかし，超低分解能（！）の 27MHz（2000，丸善出版）の執筆に大いに役立ちましで測定されたスペクトルいう点に加えて，彼らがた。幸い，この著書は好評をもって迎えられ，5頭に描いているその時点，その時点での構造をこ刷りまで版を重ねました。
理学部物理学科の講義も多種類聴講しました。

ちらに教えずに，構造の部分だけをその場でスケッチし，これと矛盾するか，どうか？などと迫ってくるのには困惑しました。それほどの「極秘戦争」だったのです。今にして思うと，4 級炭素の“塊”だった tetrodotoxin の構造決定は困難を極めました。NMR 測定技術が進歩した現在なら，事態は変わったはずです。
結果が公表されたのは，1964 年に京都で開かれた IUPAC 国際天然物会議でした。この日の動き
は，Bulletin of the Nuclear Magnetic Resonance ofJapan の創刊号の巻頭エッセイ・荒田洋治『 創世記 』（pp.3-46, 2009）のなかで詳述しました。実

図 6. 久保亮五教授 （1920－1995）

際には，tetrodotoxin の構造決定の先陣争いには，

179

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

なかでも，久保亮五先生による「非可逆過程の統た。1971 年に HP35，続いて 1974 年に HP45

計力学」 には，強烈な印象を受けました。久保

（＄400）が発売されました。当時は超円安（1 ド先生の講義録（久保研の学生のボランティア活動

ル = 360 円）でしたが，それまで使っていた計算によるガリ版刷り）は，今も，私の書庫に大切に機が原因の “音－地獄” から逃げ出すため，保存されています。

無理して購入しました。現在でも，私の机に入っ

久保先生は，学園紛争の折，ちょうど理学部長ていて使用可能です。便利で“静か”，しかもを務めるめぐりあわせとなり，研究に専心でき様々な計算が可能なので，多用しました。

ず，体力をすり減らされました。残念でなりません。N. Bloembergen 教授も同じような趣旨の追悼文を書いて嘆いておられました。
５） NMR と計算機
NMR スペクトルの解析には，行列の対角化な
ど，単純ながら，時間を要する計算が必要でした。当時，用いることのできたのは，タイガー計算機 でした。重さ 3 キロ余りのタイガーをぶら下げて，本郷の下宿から，調布の電通大まで毎日通いました。お陰で，お尻が爆発し，50 年以上たった今でも，困っています。下宿でも，日曜日には，終日，ガラガラ回して，周りから苦情が殺到しました。平謝りに謝って，なんとかその場を凌図 8．HEWLETT-PACHARD 45

ぎました。しかし，この苦難も研究の一部だと考え，今では感謝しています。

その後，計算機の世界では，世界中で大きな動きがありました。日本では，東大理学物理学科の高橋秀俊教授，大学院生の後藤英一さんが発明したパラメトロン素子を用いて日立製作所と共同で，日本で最初の“電子計算機”が完成し，我々

図 7．タイガー計算機（参萬五千圓，当時）

私自身は使いませんでしたが，島内研を訪ねる
たびに聞いた，あのモンローの音も忘れがたいものです。
その後，ヒューレット・パッカード社から，今図 9．パラメトロン計算機 PC-1
ＰＣ－１の前に立つのは，高橋秀俊教授と後藤英一・大学院学生

でいう電卓が発売され，人々をおどろかせまし180シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

もその恩恵に浴しました。お陰で，アセンブラー
以前のコンピュータ言語を学ぶことができたのは，重要な経験でした。このパラメトロン計算機
は PC-1 と命名されました。

図 11．PC-2 の本体部分 （24 ビット，256 語 ）ら，今どうなったか気になったので，上野の国立図 10．パラメトロン計算機 PC-1

科学博物館に問い合わせてみました。嬉しいこと

パラメトロン計算機記念会に，PC－2 は現存し，新しい建物・「地球館」の２階に，常設展示されているとのことです。

嬉しいことに，日本で 唯一台というこの計算機は，夜 9 時から翌日の朝 9 時まで，我々大学院

３．成田耕造教授と松尾壽之博士

学生に解放されました。私も，この徹夜利用の恩恵に浴しました。大きな予算を投じて作られたも

１） NMR とタンパク質のであるから，出来るだけ大勢の人に使ってほしNMR の仕事をしている間，同じ菅澤研究室出いというのが，責任者の高橋秀俊教授のお考えだ

身の鬼才・松尾壽之博士と何度も話を交わしましったと理解しています。このことがどれだけ，日た。同博士は，博士の学位を取得後，理化学研究

本のサイエンスに役立ったか，言いしれません。

所で，ペプチドのＣ末端の解析法などで，大きな世の中にはいろんな人がいて，巨額な予算を投じ業績を上げられながら，職探しに苦労し，結局，て御殿のような NMR 施設を建設し，予算の最大

大阪大学・蛋白質研究所の成田耕造先生の研究室

限有効利用のため，自らの研究にのみ集中的に使で無給の研究生となりました。

うと主張した研究者もいました。当時，研究資金松尾壽之博士のその後の発展は目覚ましく，成の十分でなかったインドなどから聞こえてきた評

田研から寒川賢治君をはじめ優秀な学生と共に，判は，決して良くはありませんでした。

宮崎大学医学部教授として移籍され，大きな業績

PC-1 は，その後解体され，どこにも昔日の面を上げた後，同大学・学長に就任，その後，大阪

影に接することができませんが，PC-2 は，国立科に戻り，国立循環器病センターの所長として活躍

学博物館の地下室に保存されていました。もっとされました。

も，そのお姿に接したのは，30 年以上も前ですか181

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

壽之博士を中心とする成田研のグループ，とくに大学院学生の寒川賢治君とともに，決定しました。
最初は藤原研の 100-MHz 分光計を自分自身で改造して測定を行いましたが，殆どの測定には，
スタンフォード大学の高磁場研究施設
SMRL(Stanford Magnetic Resonance Laboratory)の施設長・Oleg Jardetzky 教授の好意で，ブルカー・
360-MHz 分光計を利用させていただきました。
帰属が完成してからすぐに，pH 滴定曲線と共に，BBRC に投稿し，採択されました。そのあとに，詳細な議論を含めた論文が Biochemistry に掲載されました 11,12。この後，宮澤研のグループか図 12．松尾壽之博士
松尾壽之 『ストックホルムへの道』科学（岩波書店）,
Vol. 48, No. 9, pp. 537-547 (1978)

ら，興味ある解析結果が報告されました 13。

ちょうどその頃，夏休みに，松尾さんを訪ね

２） Ｘ線結晶解析と NMRて，成田研をウロウロしていた私は，何かのはず

その後，水戸黄門のご紋章と考えられていたＸ

みで，江上不二夫先生が発見されたグアニン特異線結晶解析によって，結果が決まったように囃し的なリボヌクレアーゼ （リボヌクレアーゼ T1 ）の活性中心の構造を解明しようという成田研のプ
ロジェクトに首を突っ込むことになりました。リ
ボヌクレアーゼ T1 については，高橋健治教授（京大霊長研，当時）によって，基礎的な研究が徹底的に行われていました。多くの論文が英語で発表されていますが，ここでは，日本語の総説を何点か挙げておきます 7-10。
NMR スペクトルの pH 滴定を行うにあたり，3個あるヒスチジンの C2－プロトンの帰属を，松尾

図 13．SMRL にて

日本電子 PS-100(上)182

付属コンピューター(下)シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

立てられましたが，私は今でも終わったとは思っていません

20 分，質問時間 10 分の極めて，学会らしい，
“荘

14-16

。

厳な感じ”の会でした。

Ｘ線結晶解析が阻害剤として用いたのが私も緊張して講演に臨みましたが，今は亡き三2’-GMP，我々が用いたのが 3’-GMP であること，井幸雄さんが極めて本質的な質問をしてくださっ

Ｘ線結晶解析の分解能が，活性中心にある His-40

たことを，今も鮮明に覚えています。

周辺の構造を詳細に議論するには充分でないこと

今では，学会自身の雰囲気も変わってしまいまもあり，当時始まったばかりの，Site- directed

したが，あの頃の学会の良さが懐かしい限りでmutagenesis などの実験を行った冨田研一グループ

す。今では，“無い物ねだり” でしょうか。

の箱嶋敏雄さんと，学会で何度も激しく議論をしましたが，どちらも譲らないまま，そのままにな

４．化学とタンパク質ってしまいました。
ここで重要な点を指摘しなければなりません。

１） Catalytic Antibody

Ｘ線結晶解析で分解能と称しているのは，電子密1990 年のある日，Catalytic Antibody に関する度全体が，最小自乗法によって，実験と計算がど

Ciba Foundation 主催のシンポジウムをロンドンでれだけ一致するかを計算します。すなわち，活性開くので，旅費，滞在費を出すから貴殿も参加し中心だけをよく見たいという希望はかなえられまませんかという手紙が舞い込んできました。そのせん。この意味で，この結果は，1.8 Å で得られ頃，抗体の NMR の仕事を手掛けていたのは，世た結果であるというのは，そのまま受け取るわけの中で，私たちの研究室だけだったのです。

にはいきません。

ともあれ，好奇心旺盛な私は，一 も二 もなくこれに対して，NMR では，安定同位体の 13C

引き受けました。シンポジウムは，いろいろな点

あるいは 15N あるいはその両方を，狙った部位で，大変興味のあるものでした。出席者は 20 名に標識できます。つまり，目的の部位の静的，動程度，外部と音声を遮断した密室で，椅子は，イ的な構造を知ることができます。

ギリス議会で目にするあの特徴的な『深緑色』，

何年も前，巨大な結晶を作って，中性子線解析

20 分の講演，10 分のディスカッションはすべてをやったらどうか，その気があれば引き受けます

録音。会が終わり次第直ちに印刷のゲラの作成とよと原研の中性子線解析部門の方が話された記憶いう手順の良さです 17。

があります。ただし，必要なのは巨大な結晶（～

今や忘れられた Catalytic Antibody ですが，当時1 グラム，当時）とのことでした。私がまだ大学の私にとっては，NMR と化学，そしてタンパク

院学生の頃だったら，首を突っ込んだかもしれま

質を繋ぐ線に接するまたとない機会でした。当時

せん。

のこの分野のボス，Richard Lerner 博士（Scripps
研究所・所長，当時）が会を実質的に取り仕切っ

３） 蛋白質構造討論会ていました。

北海道大学薬学部の石井信一先生が主催された蛋白質構造討論会（当時の要旨集が行方不明のた

２） NMR スペクトルの線幅

め，残念ながら，詳細は分かりません）で，成田

当時，物理学科の高橋秀俊研究室を出て，藤原研との共同研究の結果を報告しました。記憶によ研に移ってきた小沢宏君がいました。小沢君は，れば，私が学会で，NMR の基礎的な研究以外の

NMR 装置のプログラムの作成など，大変おおき

分野で講演した最初だったと思います。当時は，な貢献をしてくれました。不幸なことに，定年ま学会で講演するには予備審査があり，それをパスで東大図書館に所属していた小沢君は，定年のした場合にだけ，講演が許されました。講演時間

後，急逝しました。残念なことです。

183

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

ある時，小沢君と共に，高橋先生の研究室を訪実際に，抗体の仕事を始めてみると，予想してねました。化学で，NMR を使っているのです

いたこととはいえ，スペクトルは呆れて涙も出なが，分子量の増大と共に，スペクトルの線幅が広いほど絶望的でした。

がって困っています。何とか，情報処理によっ

泣きそうになりながらもあまりにも熱心に測定て，救えないものでしょうかと質問しました。

を続けている私に同情した当時の大学院学生の東伸昭君が，イラストを描いて私を励ましてくれま

高橋先生は，直ちに質問のポイントを理解さした。このイラストを小生の机の前において，考れ，-えたことは，シグナルが 1 本しか見えないのな
ら，可能な限り多種類の抗体を集め、異なる条件

情報がないのだから，どうしようもありませで，データを出来るだけ集めようではないか，気んね。

を取り直しました。１５種類のベンス・ジョーン
ズ・タンパクを使って測定を始めました。

と一蹴されてしまいました。

来る日も，来る日も，研究室の 100-MHz を占有（夜は時間が空いていましたから）して，サンNMR スペクトルの線幅については，タンパクプルの種類を変えたり，pH を少しずつ（0.2 くら質への応用が拡大するにつれ，重要な進歩がありました。高磁場の NMR 装置を使う場合，NMR ス
ペクトルの線幅を狭くできる場合があることを利用して，Wüthrich 教授は，TROSY 法を提案しました。これは，高磁場 NMR の普及と共に，広く利用されるようになって，現在に至っています18。
ここで特記すべきことがあります。磁場の強度と NMR スペクトルの線幅の関連については，清水博君が以前，論文に発表しているのです。この点は，上記の論文でもごく簡単に言及されていま

図 14．ヒト IgG の 100-MHz

す。しかし，当時の NMR は 100-MHz，それに何１

H-NMR スペクトル（芳香環領域）

よりも，清水君は，のちに大きな問題になるタン
パク質の１H-NMR による 3 次元構造解析などには全く興味がなかったのです。
スイスの小さな町で，NMR のシンポジウムを
Wüthrich 教授が主催しました。私も招かれて講演をしましたが，その時，清水君の仕事に言及しました。講演後，Wüthrich 教授が質問に立ち，この件に関しては，貴殿の言う通りだと発言しました。
3） 大きなタンパク質分子と NMR

図 15．免疫グロブリンのイラスト

184

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

図 16．１５種類の Bence-Jones タンパク（免疫グロブリンのＬ鎖）
化学シフトの pH 滴定 19
てん こうせんいずつ）変えたりして，山のようなデータの点を

むな

なか

はんれい

天 勾 践 を空 しゅうすること莫 れ 時に范 蠡 無

集めました。

あらきにしも非 ず用いた装置の感度の悪さのため，図の１点の測定には，2 時間程度を要しました。図にプロットした点の数を数えてみてください。膨大な時間と《勾践は中国の越の王。范蠡は呉に敗れた勾践をエネルギ－を要する実験でした。

助け，呉を滅した忠臣》

実験もさることながら，この図を作るのに，夏休みの丸丸一週間を費やしました。今なら，パソ

ちょうどその頃，私の研究室の大学院学生加藤

コンの力で，短時間に，よりきれいな図を作れた

晃一，高橋栄夫両君が甲斐荘正恒教授（東京都立と思います。

大学理学部化学科，当時。現在，名古屋大学特任教授）を訪れ，13C ラベル・メチオニン 100 ミリ
グラムを頂いて帰ってきました。

４）安定同位体 13C で標識した IgG

私たちの研究室では，Stanford Medical Center の

ここまでの実験によって新たに得られたタンパ

L. Herzenberg 教授から恵与された抗ダンシル・モ

ク質化学的な知見は，事実上ゼロでした。“労多ノクロナル抗体の培養系が確立していましたの

くして功少なし” とはこのことかなと情けなくで，加藤・高橋両君は，頂いた 13C ラベル・メチ

なりました。

オニンを使って，ただちに実験を行いました。

もう駄目だ！と研究室の椅子にボンヤリ座って得られたスペクトル(図１７)は，目が覚めるよ

いる時，国民学校（現在の小学校）の時，上級生

うなものでした。
（少なくとも，素晴らしい NMRが演じた劇で，捕らわれの身である後醍醐天皇をスペクトルを手にすることを生きがいとしている

思い，児島高徳が桜の幹に書いたという中国南北

私たちにとっては）。

朝時代の故事に則った漢詩を思い出しました。

185

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回に関しては，高橋禮子教授（名古屋市立大学医学部教授，当時）との共同研究を行いました。
同じ頃，同じ薬学部の佐藤能雅教授と中村光昭
博士（中外製薬より出向中）にお願いしていた抗ダンシル・マウスモノクローナル抗体の抗原認識
フラグメント Fv 部分のＸ線結晶解析が重要な局面を迎えていました。
Fv 単独の場合と，抗原であるダンシル・リジン
が Fv に結合した場合とでは，Fv の抗原結合部位の構造が質的に異なるのです。
この仕事は，佐藤教授の定年退官などの事情により，残念ながら，パブリッシュする機会を失してしまいました。しかし，解析の詳細は，荒田洋
治 『タンパク質の NMR － 構造データの解釈と評価』（共立出版，1996，pp. 152-164）に記述しました。
興味のある点は，Fv の抗原結合部位は，“門の扉”が閉まっているのに対し，ダンシル・リジンとのコンプレックスでは，抗原が閉じていたはず図 17．
（ａ）は 1988 年 10 月 31 日 東京都立大学・甲斐荘正恒教授の研究室において測定。
（ｂ）13C によって，メチオニン のカルボニル炭素を選択的にラベルした抗ダンシル・マウスモノクローナ
ル抗体の 13C NMR スペクトル。個々のシグナルを帰属する方法も確立。図には天然同位対比のままの抗体のスペクトルも示されている。

の門の中に納まっているのです。これは極めて興

この時点で，私たちの抗体の NMR 研究は，サイると，中にするりと入れるような仕組みができてエンスの入り口に到達しました。来る日も，来るいるのではないでしょうか。すなわち，抗原結合

日も，100-MHz に向かって，山のような pH 滴定

部位は，蓋がパクパク動くダイナミックな構造をのデータを集めていたころから，気が付けば，10とっていると考えたいところです。

味のある結果です。
溶液状態で，抗体の門の扉が開きっぱなしになっていては，抗原結合部位には疎水性の残基が多いため、 エネルギー的に不利になります。だとすれば，通常は、扉が閉っていて，抗原がぶつか年余りが経過していました。

ここから先は，NMR の出番です。安定同位体

ちなみに，偶然ながら，甲斐荘正恒教授は，南ラベルの手法をくみあわせ，Fv の抗原結合部位の朝の血を引く現在 26 代目の家系の方とうかがい

静的，動的構造を徹底的に解析したいところでました。私の研究でいえば，彼こそまさに，范蠡

す。今となっては，残念ながら，かなわぬ夢でし

20

でした 。

た。1994 年 3 月，定年で退官した時点で研究は終わりました。

この実験の後，私は研究室の総力を挙げて，抗私たちの研究室からは，1994 年までの間に，抗体の選択的ラベルの実験に取り組むことになりま体に関しては，学生，スタッフの諸君の協力によした。研究を中心になって引っ張ったのは、加藤って，少なからぬ数の原論文，総説を発表できた晃一君でした。抗原結合部位のＸ線結晶解析構造

ことは誇りに思っています。いくつかの総説を英に関しては，中迫雅由教授（慶應義塾大学理工学

語でも発表しました 21-24。

部物理学科），転写後修飾による糖鎖の構造解析

186

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回“総じて，いくさは何事よりも，一瞬の後を測りえ

5) タンパク質構造の可視化

ぬものじゃ。
・・・”

タンパク質の三次元構造を追いかける段階で，タンパク質の可視化は極めて重要です。この点に絶大な貢献されたのは，中村春木教授（大阪大学タサンチョ・パンザを引き連れて勇ましく “出撃”ンパク研）です。私の研究室の何人かの学生も，中するドン・キホーテ。風車に突進して ポン と跳ね

村教授には大変お世話になりました。この場を借返されたときのドン・キホーテの言葉：

りて感謝いたしたく思います。

セルバンテス『ドン・キホーテ 正編（一） 』（永田寛定訳）（岩波文庫，第 52 刷，1993, 179 ページ）

6） 清水博君の NMR 分光学への貢献
清水君は，博士の学位を得た後，アメリカ・ハー
バード大学，千葉大学理学部化学科，九州大学理学部物理学科を経て，東京大学薬学部に戻ってきました。清水君は，分子１個ずつを相手にするやり方（現在用いられている言葉でいえば，構造生物学）
は，生命研究の理解につながることはないと主張し，独特の世界を切り開きました。
清水君は，徹底的に我が道を歩みました。わが師・ 清水君から，研究のみならず，実に様々なことを学びました。

５．何事も一瞬先は闇である
平成 6 年（1994 年），私は東京大学・薬学部を定年退官しました。
昭和 29 年（1954 年）薬学部に進学後，様々な経験をしました。所
属も変わりました。仕事の内容も変わりました。悪戦苦闘の末にやっと辿り着いた「サイエンスの入り口」で研究を離れるのは残念でしたが，これまでここで書いてきたように，私はすべてを充分に楽しみました。
振り返って，これまでの私の行動を一言で表現するとすれば，私の気持ちの師匠であるドン・キホーテそのものです。
図 18．我が師匠・ドン・キホーテの出陣
スペイン・バルセロナにて撮影（1999 年 7 月）＊＊＊＊＊＊＊＊

完

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シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

文 献(1) NMR IN STRUCTURAL BIOLOGY, A Collection of(13) F.Inagaki, I.Shimada, and T.Miyazawa (1985) Binding

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1140

Attenuated T2 relaxation by mutual cancellation of dipoledipole coupling and chemical shift anisotropy indicates an(9) 内田庸子 (1971)『リボヌクレアーゼは基質のどこ

avenue to NMR structures of very large macromolecules

をよみとるか』蛋白質核酸酵素 16，1053－1059

in solution. Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94, 12366-12371(10) 高橋健治 (1974)『リボヌクレアーゼ T１ の活性部

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M.Kainosho, and Y.Arata (1989) Application of 13C

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188

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

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Monoclonal Antibody, J.Mol.Biol. 291, 117-134

189

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第23回

荒田洋治先生ご略歴：
1934 年 岡山市に生まれる。
1956 年 東京大学医学部薬学科卒業
1956 年 4 月第 1 製薬株式会社入社
同年 6 月同社退社
1957 年 4 月東京大学大学院化学系研究科薬学専門課程入学
1960 年 5 月博士課程退学
1960 年 6 月電気通信大学助手
1965 年 東京大学理学部助手
1967 年 同講師
1969 年 同助教授
1986 年 東京大学薬学部教授
1994 年 3 月定年退官
1994 年 4 月機能水研究所所長
1994 年 6 月東京大学名誉教授
2000 年 理化学研究所ゲノム科学研究総合センター
研究顧問
2006 年 同研究所 客員研究主幹
2007 年 3 月同退職
2002 年 4 月-2004 年 3 月 日本核磁気共鳴学会
初代会長
1994 年 1 月 28 日 ～ 現在 財団法人(2012 年より公益財団法人）永井記念薬学国際交流財団 理事
Journal of Structural and Functional
Genomics (Springer) Founding Editor
International Society of Magnetic
Resonance (ISMAR) フェロー

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