シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回

蛋白質の分子集合と構造生物学

有 坂
1. 大学入学から修士修了まで
私が大学に入学した 1968 年という年は、東大医

文 雄（ありさか

ふみお）

ころ、「生物化学科の野田春彦先生のところに行きなさい。」と言われました。修士ではアクチンの重学部の学生処分問題から始まって、全国で大学闘争

合の反応速度論を研究しました（Arisaka, Noda,が始まり、大学は閉鎖されて 8 か月間授業のない時

Maruyama, 1974）。確か修士 2 年になった頃、C.

期がありました。クラス討論が続く中、自分を含む

Tanford のところで学位を取って帰国され、野田研

数人の学生が教官にセミナーをお願いしたりしま

究室の助手になられたのが猪飼篤さん（東京工業大した。その中で、生物学担当の丸山工作先生が輪読

学名誉教授）でした。私はだいぶ前からいつか留学

セミナーという形で引き受けてくださり、週 1 回集

したいと思っていたのですが、猪飼さんの話を聴いまって、Scientific American を読むことになりましているうちに、学生として留学するのもよさそうだ

た。現在では日経サイエンスの日本語版がありますと思うようになりました。猪飼さんが名前を挙げてが、当時はなく、丸善から各論文が別刷として市販

くれた 3 人の米国の教授に手紙を書いて打診した

されていました。Hue Huxley の Muscle Contractionと こ ろ 、 オ レ ゴ ン 州 立 大 学 （ OSU, Oregon Stateや Arthur Kornberg の DNA Replication などを読んだことを今でも覚えています。大学 1 年で初めて読ん

University）の K. E. Van Holde 教授から 1 年目から
Research Assistantship を与えることができる、といだ英語の論文で、辞書を片手に四苦八苦して読んだ

う返事をもらったので、Van Holde 教授のところにものです。生物物理学という分野があることを知っ行くことに決めました。既に父が他界し、留学の費

たのもこの時でした。この時の印象が強烈で、それ用をどうするかが問題だったのですが、学術振興会

から「生物科学」を目指すようになりました。

JSPS の米国大学院留学生に応募したところ運良く高校の頃は物理にあこがれていましたが、大学に採用されました。奨学金は渡航費だけでなく、授業入って学んでみると、どうも物理学はものになりそ
うになく、どうしようかと思い悩んでいた時でしたから、これだ！と思いました。卒業研究は教養学部
基礎科学科の丸山研でアクトミオシンの ATP による収縮を調べました。ウサギの筋肉からアクトミオ
シンを抽出し、収縮力の ATP 濃度依存性を測定しました。丸山先生がよく言われたことで思い出すのは、「生物学では材料に何を選ぶかが大切だ。同じ筋肉の研究でも、電気生理学がやりたかったらカエ
ル、筋肉蛋白質がやりたかったらウサギだ。」ということでした。
大学院に進むとき、丸山先生は京都大学に転出されたので、さて自分はどうしたものかと相談したと1973 年 10 月御岳山頂上 前列左から（敬称略）黒田正明、丸山工作、木村澄子、有坂文雄 後列 山本啓一、石井哲郎シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回料と若干の生活費も出してもらえることになって

Ponamperuma 教授のところで生命の起源の研究をいて、ありがたいことでした。1972 年の 6 月に渡しておられました。

米しました。成田空港がまだ完成していなくて出発

訪問が終わって再び、今度は東から西に向かって大陸を横断してオレゴン州の Corvallis に着いたのは羽田空港でした。
JSPS の規定で、留学に先立って目的の大学とはは 9 月も終わりの頃でした。

別の大学で英語の研修を受けることになり、テキサ
ス大学のオースチン校に 6 週間滞在しました。テキサスというとサボテンとカウボーイ位しか頭に浮2.「ヘモシアニンにおける酸素の協同的結合

かばなかったので、あまり期待しなかったのですが、とサブユニット間の解離会合」

なんでも大学の敷地から石油が湧いたそうで、大変立派な建物ばかりで学生寮も素晴らしいものでした。後にオレゴン州立大学 OSU の寮に入って、米国の大学の寮がどこでもそれほどいい施設という訳ではないことが分かりましたが。研修では英語だ

Ph.D. コース（オレゴン州立大学博士課程）到着した Corvallis の空はどんよりとして、雨期が近いことを思わせる天気でした。ホテルから Van
Holde 教授に電話しましたが、初めての英語での電話で緊張したことを覚えています。次の日、研究室

けでなく、アメリカの歴史や文化についても若干学を訪れ、博士論文のテーマなどについて説明を受けびました。「ホストファミリー」の家では宗教を話ました。当時研究室ではメインのクロマチングルー

題にするのは全く構わないが、政治についてはあまプとマイナーのヘモシアニングループの 2 つに分り話題にしない方がいいと聴いた覚えがあります。

かれて、どちらを選んでもよい、ということでした。

民主党を支持するか、共和党を支持するかなどは微

私は、はじめから競争の激しいクロマチンの分野に妙な話題のようでした。丁度その頃、当時のニクソ

飛び込む自信がなく、ヘモシアニンの方が物理化学

ン大統領が例の Watergate 事件を受けて辞任し、テキサス州のジョンソンが大統領に就任するために、ヘリコプターでホワイトハウスに降り立った様子
がテレビで報道されていました。
6 週間の英語の研修を終えて、東海岸に飛び、当時ポストドクで Johns Hopkins 大学におられた野田
研の先輩の須藤和夫さんと、Maryland 大学の博士課程に在籍しておられた野田研の 1 年上の水谷広さ
んを訪ねました。須藤さんは William Harrington 教
授 の と こ ろ で ミ オ シ ン を 、 水 谷 さ ん は Cyril

的にきれいな仕事が出来そうだと思ったため、ヘモシアニン（Calianassa Californiensis = スナモグリエ
ビ）を選びました。前任者の仕事でこのヘモシアニ
ンは協同的に酸素を結合すること、安定な 6 量体
（以下、単量体と呼びます）と 24 量体（以下四量体）が動的平衡にあることが示されていました。大
学院の 1 年目は科目を取らなくてはならないため、あまり実験に集中できませんでしたが、1 年目の後半からは実験に取り組みました。
石英セルを端に結合したトノメーターというガ“Shrimp Gun”でスナモグリエビを採集する筆者
KE Van Holde 教授

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回

ラスの器具を使って、pH と Mg2+ イオン濃度を変2+

えて酸素の結合を調べました。pH と Mg

んだときは、詳細は理解できなかったのですが、もイオン

う一度読み直してみたところ、やっとなんとか理解

濃度は単量体（17 S）と四量体（39 S）間の平衡にすることができ、これはヘモシアニンの系に応用で影響を与えます。17 S と 39 S の間の平衡は沈降速きると思いました。定式化や計算を始める前に、既度法で調べることが出来ました。酸素の結合も単量に系の中で何が起こっているかがほぼ理解できた体（17 S）から四量体（39 S）への会合に影響があと感じ、大変嬉しく思いました。興奮冷めやらぬうるので、酸素存在下と非存在下でも平衡定数を調べ

ち に 、 ヘ モ シ ア ニ ン の 結 合 多 項 式 （ Binding

ました。

Polynomial）を O2、H+ および Mg2+ の 3 つのリガ

こうして、酸素の結合曲線データの取得は比較的

ンドの濃度を用いて定式化し、ヘモシアニンの単量順調に進み、超遠心分析を使ったサブユニット間相体（6 量体）と 4 量体（24 量体）の間の平衡定数を

互作用の測定も順調に進みました。しかし、このサ各リガンドの濃度で表すことができました。それにブユニット間の解離会合と、リガンドである酸素のより、実験データに理論曲線を当てはめることがで結合を定量的に統合できないとあまり新しいこときました。Van Holde 教授（Ken）もこの結果をたいはなく、論文は面白みに欠けると感じました。1–2

そう喜んでくれ、しばらくして、そろそろ学位論文

か月経って、ふと思い出したのが 1 年以上前に J. A.

を書いたらどうか、と言われたので、これは学位がSchellmann が Biopolymers に 発 表 し た 論 文

何とかなるという意味だと思ってたいそうほっと

Macromolecular Binding で、コピーして引き出しにし た こ と を 覚 え て い ま す 。 論 文 は Journal of

入れたままになっていました。ヘモグロビンの 2 量

Molecular Biology 誌に受理されました（Arisaka and体– 4 量体間の平衡が酸素の結合によって 4 量体側

Van Holde, 1979）。1977 年 6 月 21 日の卒業式で学位に傾くことを理論的に定式化したもので、初めに読Ph.D. が授与されました。
6量体

20mM Mg2+

24量体

pＨ６

6量体

24量体

pＨ7

6量体

24量体
pＨ8

30
40

60

allosteric unit
6 量体

oxy

deoxy

1975年のJohn Schellmann,
Macromolecular binding, Biopolymers, 14, 999-1018 (1975)

4( Hcy ) 6  ( Hcy ) 24

F. Arisaka & K.E. Van Holde, Allosteric Properties and the Association Equilibria of Hemocyanin from Calianassa
californiensis, J. Mol. Biol., 234, 41–73 (1979)

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回後から考えてみますと、Calianassa のヘモシアニ

3. T4 ファージ尾鞘の再構成

ンはヘテロで一次構造もわからない蛋白質でした。

（バーゼル大学ビオツェントルム、博士研究員）

今でしたら、解離会合が定量的に測定できたとして

Woods Holde での Physiology コースを終えて 8 月

も、一次構造のわからない蛋白質の解析は、いい雑に帰国し、婚約者と結婚後、二人で日本を発って、誌には載らなかったのではないかと思います。当時

1977 年の 9 月にバーゼル大学に着任しました。ちは、DNA の塩基配列決定法は確立されていました

なみに、1 年後に阿久津秀雄さん（大阪大学名誉教が、大きな蛋白質の一次構造を核酸から決定するこ

授）がご家族と共にバーゼルに来られて、同じ階のとはまだそれほど一般的になっていませんでした。

J. Seelig 教授の研究室のポストドクに着任されまし今でしたら、まず mRNA を単離し、逆転写で DNAを合成してから塩基配列を決定し、アミノ酸配列を推定することになったと思います。

た。
当時 Engel 研ではコラーゲンや基底膜蛋白質ラミ
ニンが主な研究対象でしたが、Kellenberger 教授の東海岸の Woods Hole では毎年 Physiology コース

研究室との共同研究で T4 ファージ尾部、尾鞘蛋白が開かれていました。Physiology といっても、内容質の研究が始まっていました。私は T4 ファージ尾は生化学から生物物理まで多岐にわたっていまし

部の研究に魅力を感じました。微生物学に関してはた。これに応募したところ、ちょうどその年は Van

知識がなく、不安なところがありましたが、Eduard

Holde 教授がオーガナイザーだったこともあったと

Kellenberger 教授が階下におられ、そこにオランダ思いますが、採用されて 7 月から 8 月にかけてマサ

人の Roel van Driel というポストドクがいました。

チューセッツ州は Woods Hole の臨海実験所でコー

van Driel さんとは会うのは初めてでしたが、以前かスに参加しました。午前中は毎日いろいろなところ

らヘモシアニンの分野でお互いに名前を知っていから当地を訪れている研究者を中心に、講師の講義ました。そこで、彼と話してみたところ、微生物学があり、午後は実験を行いました。午前中の講義はは知らなくても大丈夫、必要なことは意外とシンプ

どれも興味深く、大変勉強になりました。

ルだから、と言われて、同じヘモシアニン出身の彼

オレゴン州立大学の Van Holde 研究室には当時、がそう言うのなら大丈夫だろう、と若干安心しましドイツ人の Wolfgang Weischet がポストドクでクロた。ちなみに、Kellenberger 教授の研究室にはジュマチンの研究をしていました。彼に、ヨーロッパでネーブ大学の時は野田研出身の柳田充弘さん（京都

自分のポストドクの研究室としていいところはな

大学名誉教授）が留学しておられ、バーゼル大学にいだろうか、と相談してみたところ、彼は自分が来られてからは同じく野田研の先輩の桂勲さん（国Ph.D. の学生として過ごしたバーゼル大学ビオツ

立遺伝研名誉教授）、がポストドクで留学されましェントルムの生物物理学研究室の Jürgen Engel 教授

た。

を勧めてくれました。そこで、Engel 教授に手紙をT4 ファージの研究を始めたころに、前任者の Jürg

書いてポストドクとして雇用してもらえる可能性

Tschopp さんが兵役から帰還して博士論文を提出す

を聞いてみたところ、運よくすぐに、来たければい

るところでした（当時スイスは国民皆兵でした。

らっしゃい、という返事をもらうことができました。

1996 年に兵役の代わりに社会奉仕ができるように

Engel 教授は Van Holde 教授を高く評価しておられなったということです）。
Tschopp さんに尾鞘蛋白質

たのと、以前に前田悠さん（九州大学名誉教授）がなどの精製法を教えてもらい、一定濃度の尾管-基博士研究員として滞在されたことも有利に働いた

盤複合体に濃度を変化させた単量体尾鞘蛋白質をと思います。

加えて、尾鞘の形成を超遠心分析と電子顕微鏡（負染色）で測定しました。尾鞘蛋白質単量体の沈降係数は 4.2 S、尾管–基盤複合体は 72 S、尾管–基盤複シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回

合体上に尾鞘が形成されてされると 120 S 尾部となおられるので帰ったら話しておきましょう、というります。尾部の形成を超遠心分析で調べると、尾鞘ことでしたが、その後音沙汰がありませんでした。

の形成は非常に協同的で、中途半端に形成された尾しかし、年末になって石井教授から家に電話があり、鞘はほとんど見られず、72S 複合体と 120S 複合体

自分のところで助手が取れることになったが、来るのみが見られました。この結果は電子顕微鏡（負染

気はありますか？というありがたいお話でした。す色法）の結果と一致しました。論文は JMB に受理

ぐに、よろしくお願いします、とお答えしました。

されました（Arisaka et al., 1979）。
3 年間のバーゼル滞在中にあった研究所の最大の出来事は微生物研究科の Werner Arber 教授が D.
Nathans, H. O. Smith と共に「制限酵素の発見」に関4. T4 ファージ gp5 および gp18
（1980–1990 北海道大学薬学部）する功績に対してノーベル生理学・医学賞を受賞さバーゼルでの仕事をまとめ、札幌に赴任したのはれたことでした。お祝いに、ビオツェントルムの研1980 年の 4 月でした。石井信一教授の研究室では究者たちは夜になって W. Arber 教授を先頭に列をプロテアーゼの研究が主で、コンカナバリン A と作って街を歩きましたが、私も彼らに混じって街をピオシン（緑膿菌のバクテリオシン）の研究も行な

ねり歩きました。

われていました。私は石井研の助手となったからに

1979 年の春に、北大の石井信一教授がビオツェ

はプロテアーゼをやることになるのではないか、とントルムを訪問されて、コンカナバリン A につい思っていましたが、石井教授は、T4 ファージの尾て講演を行われました。講演の後で石井教授とお話部の研究を続けたいならばそれでもよろしい、といしする機会があり、日本で就職先を探している旨おうことでした。それは願ってもいないことでしたの話ししたところ、ちょうど助手を探している先生がで、T4 ファージの尾部の研究を続けることにしま
Arber 夫人

バーゼル大学ビオツェントルム

Eduard Kellenberger 教授

Jürgen Engel 教授

Werner Arber 教授

Arber 教授ノーベル賞受賞記念祝賀パレード

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回した。石井教授は 1963 年に電子顕微鏡でピオシンありましたが、この段階ではこれがどんな立体構造

R を観察し、これが T4 ファージの尾部によく似てをとるかは不明でした。ただし、この領域は捨て去

いることを見出され、その後もピオシンの研究を続られるわけではなくて完成したファージ粒子の尾けておられました。

部基盤に、感染するまで存在していることが明らか

ち ょ う ど そ の 年 に Wisconsin 大 学 の Kao &になりました（Kanamaru et al., 1999）。

McClain (1980) が“Lysis from without”（大腸菌に T4

他方、尾鞘蛋白質 gp18 と尾管蛋白質 gp19 の一次

ファージを高い moi で感染させると、ファージの増構造を決定すべく、札医大藤永研で Maxam-Gilbert

殖を待たずに数分で溶菌する）は gp5（gp は遺伝子法を習ってきて、遺伝子 18 と 19（尾管遺伝子）の産物）によって引き起こされることを報告しました。 塩基配列決定を行いました。当時の塩基配列決定は
私は札幌ではこの辺りから仕事を始めたいと思い

現在より読みにくいところがあり、また、Maxam-

ました。尾管－基盤複合体を大量に単離して、そこ

Gilbert の化学決定法では読める塩基数に限りがあから溶菌活性を指標に分子量 4 万 2 千の gp5 を単ったため、最終的に塩基配列がほぼ完全に決定され離することができました（Nakagawa et al., 1985）。

るまでに数か月もかかりました。なお、塩基配列決Mosig らによって遺伝子 5 のゲノム塩基配列が決定と同時に、蛋白質のペプチドの解析も行いました。

定されたのは 1989 年のことで、その結果、テイル

この時期はペプチドの分析が HPLC で可能になっリゾチーム gp5 は 575 アミノ酸残基の蛋白質とした頃で、ペプチド解析も並行して行い、塩基配列をて発現され、分子集合後に Ser351 の C 末端で切断確認しました。ペプチド解析では同僚だった熊崎隆

されたものであったことが分かりました。この 351

さん（青森大学名誉教授）や当時日科機（株）にお残基の領域の C 末端側の半分は T4 リゾチーム（gp

られた故銭場俊彦氏のお世話になりました。プロテe）と高い相同性があるリゾチームドメインです。

インシーケンサーが出たのはこのころでした。PCR

切 り 離 さ れ た C 末 端 の 約 200 残 基 の 中 に法が現れたのも 80 年代で、筆者は米国のファージ

VXGXXXXX という 8 残基が 12 回繰り返す部分がミーティングで Alberts の研究室の学生が PCR 法を

筆者

北大薬学部退職の頃（80 年代後半）の薬品生物学教室

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回

使った結果の報告をしたときに、質問が続出したのが主催していたもので、これはアッセンブリーだけを覚えています。日本に帰って、温度を設定した恒でなく、複製・転写・翻訳の分野も取り上げていま

温槽を 3 つ用意して PCR 法を試してみて意外とうした。もう一つは、ファージ/ウイルスアッセンブリ

まくいったことを覚えています。サイクルをあまりーミーティングで、これも 1 年おきに行われ、毎回多く繰り返すと、今何回目だったか忘れてしまって異なる世話人が持ち回りで各地で開催していまし

困ったこともありました。

た。主だった世話人は Jonathan King, Fred Eiserling,

gp5 には am（アンバー）変異以外に、ts（温度感Sherwood Casjens, 故 Roger Hendrix,などの人達でし受性）、cs（低温感受性）、hs（高音感受性：60℃、

たが、こちらは後年、FASEB Conference の一部に組30 分処理で失活）変異株があり、もう一つの対象蛋み入れられ、ファージだけでなく、動物ウイルスや白質である gp18（尾鞘蛋白質）には ts、cs、hs の外植物ウイルスも含まれました。

に CBW（カーボワックス抵抗性変異株）が知られ当時、ファージの分野は最盛期を過ぎたと思われ、ていました。これらの変異株を、単離した人たちか

動物ウイルスなどに分野を変えていく人たちが出ら譲り受けて、変異株の変異部位を野生株と比較すてきて自分もこれからどうしたものかと思っていることによって変異部位を同定しました（Takeda et

ました。この頃 分野の指導的な立場だった J. King

al., 1998）。この段階ではこの変異部位の決定は大きは上記のミーティングで、我々若手研究者に語りかな意味を持つものではありませんでしたが、将来立け、これからは蛋白質超分子の構造解析が盛んにな体構造が決定されたときに立体構造上の変異部位っていくはずで、ファージは格好のターゲットであと表現型の関係が明らかになると期待しました。まること、X 線結晶構造解析の研究者が興味を持ってた、尾鞘蛋白質 gp18 については、複合体形成によくれるのを待つのではなく、自分で対象の蛋白質複ってサブユニット間に隠れる残基を差化学修飾法

合体を結晶化し、X 線の人達に共同研究を持ち掛け（Differential chemical modification）によって同定しれば必ず彼らは興味を持つはずだ、ということを強ました（Takeda et al., 2004）。

調していました。しかし、自分が X 線結晶構造解

当時は、ファージ蛋白質の結晶構造解析は夢のまた夢でした。ファージの構造蛋白質は各構成蛋白質

析と直接関わりを持つまでにはさらに 10 年の月日が流れました。

それぞれを精製しても単量体として安定であるも1994 年になって、大島泰郎教授が学部のバイオのはまれで、凝集体を形成してしまうものがほとん

研究基盤支援総合センターに超遠心機を導入されどでした。自分が現役のうちはファージ尾部蛋白質

るということだったので、強くお願いして、丁度少の X 線結晶構造解析は難しく、それが、10 年後にし前に市販されるようになっていた、新しい型の分は現実のものになるとは想像もできませんでした。

析用超遠心機 XL-A を入れていただきました。超遠心分析機はその後の研究に大変重要な役割を果た
してくれました。

5. T4 ファージ尾部構成蛋白質の構造生物学

東工大に移ってしばらくして知り合い、退職まで（1990–2014 東京工業大学）

コミュニケーションを続けた人に、NIH の Allen

1990 年に石井教授が定年退職された年に、私はMinton さんがいました。私が RASMB（Reversible

東京工業大学に新たに設立された生命理工学部のAssociation in Structural and Molecular Biology）のイ

助教授として採用されて転任しました。

ンターネットフォーラムを通して蛋白質間相互作

当時参加していた国際ミーティングが 2 つあり用の測定についてある質問をしたところ、すぐに応ました。一つはファージ生物学ミーティングで、1えてくれたのが Minton さんで、当時 Minton さんは年おきに Evergreen State College の Betty Kutter 教授

阪大蛋白研に滞在していました。近いうちに東京にシリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回

出かけるのでそちらでセミナーをしてもいいよ、とろで修士を終えた金丸周司君が当研究室の博士課いうことでした。Minton さんには後年（2001 年に）程の学生として入ってきました。井本研ではリゾチ

特任教授として 3 か月間滞在してもらいました。

ームをやっていたということだったので、博士課程

さて、1996 年に米国の Vermont 州 Saxtons River

のテーマとしてテイルリゾチーム gp5 をやってもで開催された上記の FASEB Phage/Virus Assembly

らうことにしました。1998 年に博士号を授与されMeeting に参加した際に大きな出会いがありました。

た後、元々留学に興味を持っていたこともあり、Michel Rossmann 教授との出会いで、これがきっか

Rossmann 教授と交渉した結果、ポストドクとしてけとなってその後 X 線結晶構造解析について真剣

Rossmann 研に採用されることになりました。金丸に考えるようになりました。Rossmann 教授は、上君は遺伝子 5 と 27 の発現系を携えて Purdue 大学の記集会で私の発表の後、休憩の際に私のところに来Rossmann 研でポストドクを始めました。

てくれて、君の研究は面白そうなのでよかったら共他方、2001 年、大阪府大の高橋克忠先生のお勧め

同研究をしないか、と申し出てくれました。当時、があって、けいはんなで小規模の国際会議（the 7th
Keihanna International Conference on Molecular
Biophysics: New Approaches to Solution Interaction of
Biological Molecules, July 27–29, Keihanna, Kyoto）をRossmann 教授の研究室には 2 人の優秀なロシア人の学生 Petr Leiman と Victor Kostychenko がいました。2 人はモスクワの Vadim Mesyanzhinov 教授の元学生でしたが、Mesyanzhinov 教授とは以前 Basel の開催することができました。その時、上述の Allen

Kellenberger 教授のところで会ったことがありましMinton さんに超遠心分析の関係で米国で活躍してた。

いる若い人を紹介してほしいと頼んだところ、NIH

それから間もない頃、九大の井本泰二教授のとこの Peter Schuck さんを紹介してくれました。
そこで、Peter Schuck さんを講演者の一人として招聘するこ

大島泰郎教授Prof. Michael G. Rossmann

Prof. Vadim Mesyanzhinov

Prof. Betty Kutter

Dr. Allen Minton

Dr. Peter Schuck (NIH)

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回とができました。彼の講演はその数年前に自ら開発

VXGXXXXX の繰り返し構造は新規の 3 本鎖βヘした超遠心分析の解析プログラム SEDFIT に関す

リックス構造を形成していることが分かりました。

るものでした。SEDFIT はまだそれほど世に知られこの棒状構造は感染の際に外膜に突き刺さり、穴をていませんでしたが、私は大変感銘を受け、是非こ開ける構造と考えられます。なお、2006 年にはれを自分の研究に導入したいと思いました。その時

Rossmann, Arisaka, Mesyanzhinov の 3 人がグループ

から 20 年以上が経ち、SEDFIT は今では超遠心分

代 表 者 と し て 申 請 し た HFSP （ Human Frontier

析のデータ解析のスタンダードになっています。

Science Program）が採用され、研究費を 3 年間受けさて、その間、金丸周司君は留学先の Rossmann

ることができ、大変助かりました。

研究室で gp5–gp27 複合体の結晶化に成功し、Petr

バクテリアの 6 型分泌系（T6SS）は T4 ファージ

Leiman と構造解析を行って 2002 年に結果を Natureの収縮性尾部に類似した注射器のような構造の複に 発 表 す る こ と が で き ま し た （ Kanamaru et al.,

合体を持ち、VgrG は細胞に穴を開ける gp27–gp5 複

2002）。構造を見ると、先述の 12 回の 8 残基

合体と相同です。VgrG はバクテリアの超分子 T6SS

尾部の分子集合（A）Wedge の分子集合（B）中心ハブの周りに 6 個の wedge が集合
し、さらに 6 つの小尾繊維が集合して尾部基盤が形成される。
（C）尾部基盤がプラットフォームとなって尾管と尾鞘が重合により集合する。さらにターミネーター蛋白質
gp15 と gp3 が結合して尾部が完成する。集合過程については既に明らかにされていたが、ここではすべての部品蛋白質の原子レベルの立体構造が明らかにされた（Yap &Rossmann, 2014）。

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回の先端に位置しています。当研究室博士課程の内田共同研究ができたことは幸いでした。

一也君は VgrG1 を大腸菌 O157 で大量発現しましまた、一つのことを続けていてよかったと思った

た。その結果、VgrG1 は溶液中で三量体を形成し、のは、研究が行き詰ったときに丁度新しい実験法がβ構造に富むことが分かりました。さらに VgrG1

出現してきたことでした。ちょうど北大に移ったこを結晶化し、1.95 Å の分解能で構造を決定すること

ろに HPLC でのペプチドの解析、プロテインシーケができました。その結果、VgrG1 は gp5 と同じく 3ンサーなど新しい手法が開発されてそれを利用し

本鎖βヘリックスを形成していることが分かりまてさらに研究が進んだこと、また、新しい手法ではした（Uchida et al., 2014）。

ありませんが、北大に移った時には、丁度必要とし当研究室で博士号を取得した留学生の Moh Lanていたリゾチームのアッセイの方法をそこで取りYap さんは 2012 年から 2017 年にかけて Michael

入れることができたこともありがたいことでした。

Rossmann 教授の博士研究員として研究を行いまし

尾部基盤の構造は研究を始めた’78 年頃は電子顕た。Yap さんは博士課程で 3.3 MDa の、in vitro で再微鏡の分解能 10 Å 程度の知見でしたが、最終的に構成された複合体の原子構造決定に成功しました。

原子レベルで構造を解き明かすことができたのは

ここでは、X 線結晶構造解析とクライオ電顕の両手共同研究の成果で、研究の大きな目的が達成されて、法を用いましたが、最終的に、クライオ電顕の方が大変嬉しく思いました。感染の際に基盤の構造変化

高い分解能を得ることができて大変驚きました。なと共に中から飛び出してくる小尾繊維が基盤内でお、クライオ電顕の分解能は X 線結晶構造解析とはどのように格納されているかが明らかになった異なり、部位によって分解能が異なることが印象にのは基盤の構造が原子レベルで明らかになった時残りました（Yap et al., 2016）。

でした（Kostychenko et al., 2003）
残った問題は、尾部の形成に必須な、gp26, gp28,
gp51 の 3 つの遺伝子産物の機能です。gp51 は以前

6. まとめから構造形成において触媒的な働きをしているこ

私は 2014 年に東京工業大学を退職しました。現とが知られていました。gp26 と gp28 の電子密度に

職中の仕事を振り返ってみて第 1 に思うのは、研究相当するものが基盤構造中に見えないので、構造をの節目、節目でいろいろな研究者との出会いがあっ形成する部品ではないと思われますが、構造形成にたことでした。バーゼルでの博士研究員までは物理は必須ですが、作用機構は未解決のまま残されまし

化学の研究室を遍歴しましたが、北大は生化学の研た。また、gp29 は尾部（尾管）の長さを決定してい究室でペプチドの分析を学び、蛋白質の研究では物ることは間違いないのですが、長さ決定のしくみな

理化学と共に化学が使えると大変有利であること

ど詳細は不明のまま残されました。λファージにもを学びました。第 2 に、私にとっては共同研究が極‘物差し蛋白質’（gpH）が知られていますが、T4 フ

めて重要でした。超遠心分析、X 線結晶構造解析、

ァージの gp29 とは全く相同性がありません。

クライオ電顕法など、それぞれの手法の第一人者と

辞：筆者を生物物理化学へ導いてくださったてのお名前を挙げられませんが、多くの方々に共同

丸山工作教授に感謝します。また、共同研究でお世研究を通じてお世話になりました。また、研究を推話になった Michael G. Rossmann 教授, ファージ研

進してくれた研究室の助教、学生諸君にもお礼を申究を始めるにあたっていろいろご教授いただいた

し上げます。

謝

E. Kellenberger 教授に感謝します。またここですべシリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回

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有坂文雄の略歴
1944 年鎌倉に生まれる

1972 年

東京大学教養学部基礎科学科卒業

1974 年

東京大学理学系研究科修士課程修了

1977 年

米国オレゴン州立大学大学院博士課程修了、Ph.D.

1977 年

スイスバーゼル大学ビオツェントルム
博士研究員

1980 年

北海道大学薬学部助手

1990 年

東京工業大学生命理工学部助教授

シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 28 回

2010 年

東京工業大学生命理工学部教授

2014 年

東京工業大学名誉教授