シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 10回

蛋白質構造研究への超伝導ＮＭＲの導入
田 隅 三 生（たすみみつお）

現在，構造生物学の分野で NMR を使って蛋以下に述べるような「地道な」努力をした．

白質の分子構造を研究するといえば，プロト

私の専門分野は振動分光学であるが，1950ンの共鳴周波数が少なくとも 500 MHz 以上の年代から発展した NMR にも興味は持ってい超伝導磁石を備えたフーリエ変換 NMR 測定装た．なかでも私に強い印象を与えたのは，置を使用するのが当然ということになって1968 年 11 月 に 東 大 理 学 部 化 学 科 で M.

いると思う．
「と思う」という曖昧な言い方をGoodman 氏（当時カリフォルニア大学ラホヤ

するのは，私がこの分野を離れてから既に 40校教授）が行った講演で，その内容は 220 MHz年近くの年月が過ぎていて，私がこの分野のの装置を用いて測定したオリゴペプチドの今の状況をよく知っているとは到底言えなNMR スペクトルに関するものであった．

いからである．それにも拘わらず，私が本稿

Varian 社が開発した最初の超伝導 NMR 装置を書かせていただくのは，ひとえに本企画のを用いたものだったが，オリゴペプチドのい世話役からの熱心なお勧めがあったことにくつかの NH プロトンの信号が見事に分離さよる． 現時点で NMR を使って蛋白質の構造れていた．この装置はパルス・フーリエ変換を研究している方々のほとんどは，1970 年代型のものではなく，当時まで標準的測定法だに私が超伝導フーリエ変換 NMR 測定装置の導った連続操引型のものだったが，超伝導 NMR入に努力したことをご存じないと思う．それが蛋白質など生体分子の構造研究に非常には当然のことで，私は何とも思っていないの有力な測定法になることを私は予感した．

だが，本稿によって，わが国の最初の超伝導

1968 年当時，私は東大理学部化学科の助手

フーリエ変換 NMR 測定装置が，どのような経(現在の助教)だったが，３年後の 1971 年 8 月

緯で導入されたかに興味をもっていただけから，同じ理学部内の生物化学科の助教授(現れば望外の幸せである．

在の准教授)に転じ，同じ年の 7 月から大阪大

日本で最初の超伝導フーリエ変換 NMR 測定学蛋白質研究所教授と東大生物化学科教授

装置が設置されたのは，1976 年 11 月で，場を併任されることになった宮澤辰雄先生(故所は東京大学の弥生キャンパスにある理学人)と組んで，生体分子の研究をすることにな部３号館のなかの生物化学科の地下室であった．このようになった経緯は省略するが，った．設置された装置は Bruker WH270 で，こそういう状況は宮澤先生が東大専任にならの名前の数字が示すとおりプロトンの共鳴れた 1974 年 4 月まで続いた．この間に，私周波数は 270 MHz だった．当時このレベルのたちは 90 MHz の NMR 測定装置(日立製作所

装置は欧米で既に 20 台以上動いていた．プが当時製作していた永久磁石を用いたもの)

ロトンの共鳴周波数が 360 MHz のものも数台を入手することができ，これを用いて，ランは動いていたはずだ．

タニドイオン・プローブ法によるヌクレオチ

当時の国立大学の予算要求の仕組みではド分子の構造決定などについて，一応のレベ1976 年度分の概算要求の締切りは 1975 年のルに達した研究成果を挙げることができた．

５月ごろだったはずだ．概算要求のなかの特ランタニドイオン・プローブ法は 1960 年代

別設備費という費目によって WH270 を購入の終わりごろから活発に研究されていた手する要求を出したのだが，そこに至るまでに，法で，高磁場 NMR の代用になる面があり，

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また，この手法によって，Eu イオンなどのランタニドイオンが結合する部位の近傍の 3 次元構造に関する情報を得ることができた．ランタニドイオン・プローブ法を用いて生体分子の３次元構造を研究したことは，のちに超伝導 NMR 測定装置を導入するための基礎になったという点で意味があったと思う．
90 MHz の装置を用いて実際に測定を行ったのは，当時博士後期課程の院生だった稲垣冬彦氏(のちに助手．現在は北海道大学名誉教
写真 1: 1975 年の東大宮澤研。左から田之倉優，横山茂授)をはじめとする院生たちで（写真 1），私之，東島勉（故人），宮澤辰雄先生（故人），中野明彦，は測定された結果を見て，解析結果をチェッ

筆者，稲垣冬彦。

クしただけだった．私自身の関心は，本来の目的である，超伝導 NMR 測定装置の導入を近くの Palo Alto にあった Varian 本社工場を視察

どうすれば実現できるかということに常にし，すぐ近くにあるスタンフォード大学の O.

向けられていた．当時，NMR 測定法は過渡期

Jardetzky 氏の研究室を見学した．Jardetzky 氏はにあった．ひとつは，超伝導磁石の開発が進NMR による生体分子研究のパイオニアであった．

んでおり，それまでは 60 MHz や 100 またはそれまで私は Varian 社の最新型 300 MHz の装90 MHz ばかりだった装置がより高磁場の装置を導入しようと思っていたが，Bruker 社が追置に変わり始めていたことであった．もうひい上げているらしいことはわかっていた．実際

とつの重要な変化は，パルス・フーリエ変換に，Varian 本社工場を視察したところ，超伝導方式の測定法が開発されたことで，これら 2NMR 測定装置の製作に力を入れているようにつの変化は当然結びつくので，超伝導フーリは感じられなかった．続いて訪問した Jardetzky

エ変換 NMR 測定装置の使用が始まっていた研では，Bruker 社の最新型超伝導 NMR 測定装のである．このような状況はある程度わかっ置である 360 MHz のものが設置されたばかりでていたが，わが国にはまだこの種の装置は 1あった．それまで同研究室には Bruker 社の 270台もなかったので，私には本当のことが十分MHz の装置があったが，最新型のものと交換しわかっていなかった．

たところだったのだ．Varian 社でのお膝元でのそこで，1974 年 9 月にスイスの Kandersteg

この状況を見て，私は Bruker 社の装置を導入すで開催された第 6 回生体系磁気共鳴国際会議ることを本気で考えるべきだという気になった．

（ InternationalMagnetic

国際ラマン分光学会に出席したあと，ニュージ

Resonance of Biological Systems） に出席して，

ャージー州 Murray Hill のベル研究所に行き，こランタニドプローブ法によるヌクレオチドの研究所で生体分子の NMR を研究しておられ分子の構造決定に関する発表をするとともた小川誠二氏ほかの人々に会った．ここでもに，超伝導フーリエ変換 NMR 測定装置を用

Varian 社の超伝導 NMR 測定装置は不評で，いている，あちこちの研究室を訪問して，実Bruker 社の 270 MHz の装置を使っていたが，そ情を視察した．また，その年の 8 月にはアメの年のうちに同社の 360 MHz のものに交換する

リカのメイン州で国際ラマン分光学会議も予定とのことであった．ベル研究所とスタンフ開催されたので，それにも出席した．2 つのォード大学という東西の最有力研究機関で歩調分野にまたがって，アメリカとヨーロッパのが一致していることに，私は強い印象を受けた．

あちこちに行ったので，旅行の期間は 40 数余談になるが，のちに小川氏は機能的磁気共鳴日に及んだ．

画像法(fMRI)を開発され，朝日賞，日本国際賞

Conferenceonなどを受賞された．

まずアメリカに行き，サンフランシスコの65シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 10回

次に訪れたのは，ワシントン郊外のBethesda に あ る NIH (National Institutes ofHealth) の E. D. Becker 氏の研究室であったが，ここでも Bruker 社の 270 MHz の装置を入れて，13C 核専用機として使う予定とのことであった．Becker 氏はのちにフーリエ変換
NMR 測定に関する教科書を出版した．
その後，2，3 の大学などを訪問してから，イギリスに向かった．マンチェスターに行き，マンチェスター大学の B. Warren 氏に会った．
ここでは，Varian 社の 300 MHz の装置を入れる予定だということだったが，研究対象が主

写真 2：WH-270 の全体像（写真提供：老田哲也氏）として合成高分子だったので，考え方が私と研究も発表された．NMR の方が発表件数はは違うことがわかった．
その次に訪問したのは，オックスフォード

多かったが，まだ超伝導 NMR を使ったもの

大学で，まずランタニドイオン・プローブ法が主流にはなっていなかった．参加者数を研究の第一人者の R. J. P. Williams 氏に会い，150 人程度に制限していたので，この分野のいろいろな新しい情報を得ることができた．

主な研究者と直接話すことのできる良い機

Williams 氏 は 無 機 化 学 所 属 だ っ た が ，会で，私は大きな刺激を受けた．この会議のDepartment of Biochemistry に Bruker 社の 270

参加者から，のちにノーベル賞受賞者が 3 人

MHz の装置があった．この装置に用いられて出た．R．R. Ernst, P. C. Lauterbar, K. Wüthrich

いた超伝導磁石は Oxford Instruments がこのの 3 氏である．

装置のために開発した 1 号機で，液体ヘリウ

この会議のあと，Bruker 社の超伝導フーリ

ムの使用量が大きいとのことであったが，装エ変換 NMR 測定装置を実際に作っている置がフルに使われていることは一見して明Spektrospin 社を訪問した．この会社はチューらかで，使用していたのは主に R. E. Richards

リヒ郊外の Fällanden というところにあった．

氏のグループであった．

会う予定になっていた H. P. Kellerhals 氏も上次に，イタリアに行き，Milano にあった記の会議に来ていたので，訪問の予定を再確

CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche ＝認して，会議終了後 2 日目に訪問した．まだNational Research Council)の高分子研究所を小さな会社であったが，あちこちの大学等か訪問した．
ここを訪問したのは，ここに Brukerらさまざまな注文を受けており，製作に大わ社の 270 MHz の装置があることがわかってらわになっていることがわかった．

いたからだが，行ってみると，液体ヘリウム

この旅行で得た情報を元に，宮澤先生と相の供給がうまくいっていないため動いてい談して，1976 年度予算の概算要求に Bruker 社なかった．当時の超伝導磁石の液体ヘリウムの超伝導フーリエ変換 NMR 測定装置 WH270の消費量は現在のものと比べて桁違いに大を出すことにした．360 MHz の装置にしたい

きかったので，液体ヘリウムの供給態勢を十ところだったが，価格の点で通る可能性が高分に整えなければならないことはわかっていだろうと思われた 270 MHz のものにした．

いたが，ここでその点を再確認させられた．

概算要求書を提出してから暫くあとの 1975

Milano から Kandersteg には鉄道で行った．

年の 7 月に，文部省(当時)からドイツ語で書Simplon と Lötschberg の２つのトンネルを抜かれていた装置のカタログを和訳して提出

けると，Kandersteg に着く．生体系磁気共鳴するようにという指示があった．私はドイツ国際会議では，NMR だけでなく ESR による語を比較的読めたが，ドイツ語を勉強したこ

66シリーズ「わが国の蛋白質科学研究発展の歴史」第 10回とがこのとき初めて役に立った．

このようにして，本稿の冒頭で述べたよう

WH270 を購入する費用が，1976 年度の政に，WH270 は 1976 年 11 月に設置され（写真

府予算原案に入っていることが 1975 年が押2），それを使いこなすための訓練が始まった．

しつまった 12 月 29 日になってわかり，1976

ところが，私は 1977 年 4 月から化学科教授

年度に 7,500 万円，1977 年度に 4,500 万円がに転出したので，私自身がこの装置を使うこ付いていることもわかった．1976 年 1 月にはとはなかった．しかし，この装置を購入する早くもヘリウム回収用パイプラインの地下ために，日本の国民一人ひとりから 1 円ずつ埋設工事のための見積書の提出を文部省か出していただいたことを，その後私は忘れたら求められた（東大低温センターは生物化学ことはない．（2015 年 2 月 9 日記）科から 50 メートルほどのところにあった）．

文

献

1. Inagaki, F., Tasumi, M. and Miyazawa, T. (1978)
Biopolymers 17, 267-289. (オリジナル論文)．
2. 田隅三生（2006）特定領域研究「タンパク質の一生」領域ニュース Life of Proteins/ Chaperone
Newsletter, 第 15 号，51-59 （解説）田隅三生先生ご略歴
1937 年 兵庫県に生まれる．
1959 年 東京大学理学部化学科卒業
1964 年 東京大学化学系大学院化学専門課程博士課程修了，理学博士
1964 年 東京大学理学部化学科助手
1965 年 ミシガン大学物理学科博士研究員
1966 年 ミラノ工科大学工業化学科博士研究員
1967 年 東京大学理学部化学科助手に復職
1971 年 東京大学理学部生物化学科助教授
1977 年 東京大学理学部化学科教授
1996 年 埼玉大学理学部化学科教授（東京大学併任）
1997 年 東京大学名誉教授
2002 年 埼玉大学名誉教授
2002 年 カリフォルニア大学バークレー校客員教授（2003 年まで）
2004 年 埼玉大学長（2008 年まで）

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