解 説
時間生物学と放射光科学の接点秋山修志
自然科学研究機構

分子科学研究所

協奏分子システム研究センター〒4448585 愛知県岡崎市明大寺町字西郷中38番地

要 旨

古代より，私たちの生活と「時間」は切り離せない関係にある。天球をめぐる天体の運動や水の流れ，これらをもって暦や時間という概念を生み出し，それをもってまた他の現象の頻度を計測してきた。今日，私たちに時間を知らせてくれる存在はクォーツ時計や小型端末に置き換わりつつあるが，ふと視線を自分の手元に移せば，手のひらにある 1 つ 1 つの細胞にも計時機能を有するシステム（生物時計）が埋め込まれていることに気づく。細胞内で繰り広げられる生命活動の順序やタイミングは生物時計（24時間周期のリズム）の支配下にあり，その仕組みに支障をきたすと広範囲の生理活性調節に影響が及ぶため，結果として様々な病気の引き金となる。本解説では，個体や細胞の時間を司る「時計」のようなタンパク質分子が実在すること，そしてその立体構造に地球の自転周期が原子スケールでエンコードされていること紹介する。

多くの環境因子が 24 時間周期で変動する。多くの生命は

1. はじめに生物（体内）時計と呼ばれるタイミング制御システムを備「秋山さん，結晶構造解析は大事ですよ。

えており，それが発する概日（約 24 時間）周期のリズム構造を調べるための基盤的な手法やからね。」

を指針に昼夜環境サイクルと同調しつつ生息している。地
球の自転周期を宿したこのシステムがどのような形状をしその人は紫煙をくゆらせながら私に諭すようにそう言った。

ており，どのような仕組みで動いているのか――私はこれ2008年，さきがけ研究の成果を論文発表1)し，手ごたえをらを是が非でも解明したい。

感じつつも今後の方向性を思案していたころである。当時，私はタンパク質や核酸といった生体高分子を対象に，未解明な点が多い生物時計であるが，次に挙げる 3 つの特徴が生物種を超えて保存されている2)。

それらが水溶液中に分散した状態の X 線小角散乱計測に取り組んでいた。冒頭の言葉に対し，「自分は結晶構造解

1.

概日周期での自律的発振

析はやるまい，分解能は低くとも生理的な溶液条件下での2.

周期の温度補償性

構造解析にこそ意味があるのだ」と思ったことを記憶して

3.

同調能

いる。それから 8 年が経過し，現在私は X 線小角散乱を継続しつつも， X 線結晶構造解析にかなりの研究時間を一つ目の特徴は，外界から刺激のない恒常的条件であって割くようになった。ある瞬間に考え方が変わったというよも 24 時間周期で自律的に発振することである。例えば，

りも，自分の研究を突き詰めていくうちに気が付けばそう

連続的な暗所もしくは明所であっても概日周期で時を刻なっていたというのが実際である。

む。二つ目は，周期が外界温度の影響を受けにくい点であ

私は時間生物学と呼ばれる生物学の中の一分野に身を投る。通常の化学反応が温度依存的に加速されるのに対し，じているのだが，この分野における最終回答に近づくため時計の振動数（周期の逆数）は夏でも冬でも変わらず一定に，どうしても対象となるタンパク質分子の構造を原子レである。そして三つ目は，外界からの信号（温度や光など）

ベルで議論する必要が生じたのである。本解説では，時をに応答して自身の位相を変化させ，環境サイクルに同調で刻むタンパク質分子を題材に，私がどのような経緯で Xきる点である。

線小角散乱から X 線結晶構造解析へと展開することにな

これらの特徴は生物時計の基本構造［Fig. 1(a)］と次のったのか，そして何が明らかになったのか，今後の課題とように対応付けられる。概日周期のリズムを生み出す振動

して何が残されているのかを紹介したい。

子がコアとして存在し，その上流に入力系，下流に出力系が配置されている。入力系では光や温度が受容され，その情報（振幅，位相など）が振動子へと伝達される。入力系

2. 生物が有する計時システムの基本構造

からの情報に応じて振動子の位相が前後にシフトし，これ

地表付近では，地球の自転に伴って温度や湿度を含めたが結果として同調作用へとつながる。振動子の位相（時刻）56 ● 放射光 March 2016 Vol.29 No.2
(C) 2016 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research解説 ■ 時間生物学と放射光科学の接点を失って発振する。次のような例を想像するとイメージが湧くのではなかろうか。少し古めの湯沸かし器から湯を取り出す場合，出てくるお湯に片手をかざして温度を確認しつつ，もう片方の手で温度調節つまみを回転させる。最初
は水の温度が低いので思い切って調節つまみを高温側に回すのだが，しばらくたって高くなりすぎた水温を下げるために，今度は調節つまみを低温側へと回す。しかし次は温度が下がり過ぎてしまって，再び調節つまみを高温側に回す，そしてまた………。目的温度と水温の差をもとに，調節つまみを介してヒーター（もしくは水量）を負にフィードバック制御しているわけである。このときの水温を時間に対してプロットすると減衰型の振動曲線となり，最終的Fig. 1(Color online) Models of Circadian Clock System. (a)Overall framework of circadian clock. (b) Transcriptional
and translational oscillation model.

には目的とする温度付近へと収束する。何かを一定に保とうとする（定値）制御と時間遅れが共存すると，発振の可能性が高まる一例である。
このような要因で発振に至る場合，周期の長さはフィー

情報は分子間相互作用を介して出力系へと渡され，そこでドバック制御の時間差（時定数）に相関する。これを転写

リズミックな遺伝子発現へと変換されるため，結果として

翻訳振動モデルに当てはめて考えると，時計遺伝子の転個体（生命システム）の行動や代謝などが 24 時間周期で写～自己抑制までの時間差によって生物時計の周期が規定制御される。以降では，振動子の性質や構造に焦点を絞っされるという解釈になる。しかしながら，転写や翻訳が分て解説する。

の時間スケールで進行する生命現象である5)ことを考慮す
ると，そのような（概日時間スケールに比べて）速い過程

3. 生物時計の分子モデルの積み重ねで安定した時間差を作り出すことがはたして可能であるのか――その現実性を疑問視する声もある。

振動子の分子モデルをめぐって，今日まで多様な生物種について研究がなされてきた3,4) 。その結果，遺伝子に記された情報を写し取る過程（転写），転写された情報から

4. 生物時計のブラックボックス

タンパク質分子を作り出す過程（翻訳），これらが複雑に時計遺伝子が発見された当初は6)，シアノバクテリアのネットワーク化されたものが時計のコア≒振動子であると生物時計も例外なく転写翻訳振動モデルによって説明さ受け入れられている。

れていた。しかしその解釈は， 2005 年の近藤らの大発

転写翻訳振動モデルとも称されるこの仕組みは， Fig.

見7,8) により根底から覆されることとなる。彼らは，シア1(b)のように機能する（と考えられている）。まず，計時ノバクテリアから取り出した 3 種類の時計タンパク質を機構と関連のある特定の遺伝子（時計遺伝子）が転写され，アデノシン三リン酸（ ATP ）と混ぜ合わせるだけで，試その転写産物（ mRNA ）が細胞の核の外へと拡散する。

験管内に 24 時間周期の安定したリズムを作り出すことにmRNA には時計遺伝子の情報が写し取られているので，成功したのである（Fig. 2）。この自律振動子は実際に細胞これに基づいて（時計）タンパク質が作り出される。その内で機能しており，第 2 節に挙げた 3 つの特徴を有する

後，時計タンパク質は他の分子との相互作用を経て核内へことが確認されている8,9,10) 。転写翻訳に依存しない発と輸送され，そこで自身を生み出す源である時計遺伝子の振系の存在が証明されると同時に，生物時計のブラック

転写を阻害する（自分で自分の首を絞める）。この段階でボックスが開かれた瞬間であった。

時計タンパク質の増産が滞るため，時計タンパク質の量は3 種類の時計タンパク質は，“回転”の“回”にちなんそれ以降ほぼ一定になりそうなものであるが，細胞内ではで KaiA, KaiB, KaiC と命名されている。 KaiC を含め一

自然分解作用によって減少へと転じる。分解が進んで核内部のタンパク質は無機リン酸による化学修飾を受け，そのの時計タンパク質が少なくなると，抑制されていた時計遺結果として構造や機能を変化させる。リン酸化修飾は可逆

伝子の転写が再開され次のサイクルが回り始める。

的であることが多く，その有無によってアミノ酸配列が同

この反応サイクルを周期的に活性化不活性化せしめてじタンパク質であっても機能や構造に多様性が生じる。

いるのは自己抑制制御（負のフィードバック制御）である。

KaiA, KaiB, KaiC を ATP と一緒に試験管内で混合する

時計遺伝子の転写を起点に，時計タンパク質分子が核内にと， KaiC はリン酸化状態と脱リン酸化状態の間を概日周

戻って自己抑制するまでには一定の時間を要する。この時期で往来する（ Kai タンパク質時計， Fig. 2 ）。その際，間遅れが顕著になると，負のフィードバック制御は安定性

KaiA は KaiC の自己リン酸化を促し， KaiB は KaiA の機

放射光 March 2016 Vol.29 No.2 ●57

活性に目を向けることにした。 KaiC には自分自身をリン酸化脱リン酸化する反応の他に， ATP を加水分解する活性（ ATPase ）を有している。 KaiC の ATPase 活性がどのような役割を持つのか不明な点も多かったが，当時，寺内ら28) は ATPase 活性が生物時計の周期と相関していることを報告していた。
時間スケールの謎に迫るため，私たちは寺内ら28) の研究成果を基盤に，「 KaiC の中で最も遅く，かつ細胞内の生物時計の周期と 1 対 1 で対応するような化学反応」を探すことにした。KaiC は519個のアミノ酸からなり，6 本のポリペプチド鎖が非共有結合的に会合した 6 量体を形成している29)。1～254番目の部分は N 末端側，255～519
番目の部分は C 末端側と呼ばれ，律速となる ATPase のFig. 2(Color online) In vitro reconstruction of cyanobacterial circadian clock.

活性中心は N 末端側に位置していた。この ATPase 活性の遅さが空間スケールの異なる多重の階層を越えて伝播され（Fig. 3），最終的には細胞レベルにおける遺伝子の転写
翻訳のリズムを規定していることが判明した30)。

能を抑制することで KaiC を自己脱リン酸化へと導くことが生化学的な実験で解明された1116)。
Kai タンパク質時計が再構成されると，研究の舞台は 3

6. どうしてそんなに遅いのか

種の Kai タンパク質間の相互作用へと移った。免疫沈降

私たちの研究チームは ATPase の構造解析に全精力をを用いた生化学的な相互作用解析17,18)， X 線小角散乱1,19)

注ぎ込んだ。 ATP を加水分解する反応は，その名の通りや電子顕微鏡20,21)を駆使した生物物理学的解析，実験デー

ATP に水分子を加えてアデノシン二リン酸（ADP）とリ

タに沿うように分子間相互作用をモデリングしたシステム

ン酸（Pi）に分解する反応である。反応性を議論するにはバイオロジーとしての研究22) ―これらの研究は 3 種のATP を求核攻撃する水分子（求核性水分子）の位置決定

Kai タンパク質をシステムとして捉え，分子間相互作用をが要となり，構造解析の空間分解能も水分子が同定できる

精査し，もしくはモデリングすることで発振の仕組みに迫程度まで高める必要があった。振り返ってみると 9 年もろうという試みであった。

の時間を費やしていた30)。

これらの研究を通じて生物時計への理解は深まった。3

KaiC の求核性水分子（W1）は他の水分子（W2）と水種の Kai タンパク質がヘテロ複合体を形成し，その蓄積素結合を介して隣接しており［Fig. 4(a)］，その ATP に対濃度だけでなく化学的組成や立体構造までもが概日周期でする位置や配向は他に類を見ないものであった。W1 の酸

変化することが実験的に確かめられた（詳細は文献23) な

素原子は，ATP の末端リン酸基（g）のリン原子（Pg）かどを参照されたい）。しかし一方で，そもそもナノ秒～分

ら 3.9 Å の位置に確認され，高い ATPase 活性を有するの時間スケール2426) で運動し得るタンパク質分子を部材

F1ATPase31)やキネシン32)の求核性水分子（2.3～3.8 Å）にどのように概日時間を実現しているのか，役者が 3 種よりも遠くに位置していた［ Fig. 4 ( b )］。一般的に，求核類の分子に絞られたにも関わらず，その答えは出ていなか性水分子が Pg と酸素原子（O3b）を結ぶ直線上に位置するった27)。

と反応に有利だとされるが（至適位置，Fig. 4(b)の十字），
KaiC の W1 は 至 適 位 置 か ら よ り 大 き く 逸 脱 し て い た

5. KaiC の ATPase 活性（∠W1PgO3b＝154～158°）。KaiC の ATPase が F1ATPase やキネシンの 102 分の 1 ～ 106 分の 1 と低活性である

我々は X 線小角散乱を用いることで，KaiC の構造がリことからも，求核性水分子を至適位置から隔離すること

ン酸化状態に依存して変化することを突き止めた19) 。構が，著しく低い活性を実現している構造的要因の一つであ造変化から時間スケールの謎に迫れると期待しての研究でると結論される。

あったが，KaiC の分子形状変化は24時間スケールを想起

KaiC が加水分解反応を進めるためには， W1 を至適位させるほど大規模でも複雑でもなかった（少なくとも観察

置に移動させなくてはならないが，結晶構造はそれが容易した分解能では）。何が 24 時間を決めているのか， KaiC

でないことを物語っている。 ATP を結合した状態の構造がその鍵を握ることは間違いないのだが，糸口をつかめずを詳しく観察すると［ Fig. 4 ( c )］，化学的に至適とされるにいた。

位置の近傍には他のアミノ酸の側鎖や主鎖が配置されておそこで私は，一旦，構造から距離を置いて KaiC の酵素

58 ● 放射光 March 2016 Vol.29 No.2

り，分子動力学計算の結果からも，これらが立体障害とな解説 ■ 時間生物学と放射光科学の接点

Fig. 3(Color online) trans-hierarchic nature of circadianclock system in cyanobacteria. This ˆgure highlights the
cross-correlation of oscillatory frequencies andenzymatic activities for a series of KaiC variants. Orderparameters are given hierarchy by hierarchy; transcription and translation oscillation (TTO, top layer), intermolecular interactions (2nd layer from top), intramolecular regulations (2nd and 3rd layers from thebottom), and chemical reactions (bottom layer). For
example, in the case of the panel (d), the vertical andhorizontal axes corresponds to the frequency of in vivo
TTO cycle and ATPase activity, respectively, of N
terminal half of KaiC. Figures are taken and reproduced
from the reference30).

Fig. 4(Color online) Atomic-scale origins of slowness in cyanobacterial clock protein, KaiC. (a) Crystal structure of(gATPgS(adenosine 5′
thiotriphosphate))bound KaiC. Two water molecules labeled as W1 and W2 arestabilized by a hydrogen-bond network (green dotted line). The values in the ˆgure represent the corresponding
distance (Å). (b) Schematics of the positions of the attacking water molecules (W1). Cross indicates a putative
optimal position of W1 for attacking Pg atom of gphosphate of ATP. (c) Zoomed-in-view of W1 and residues
nearby ATPgS. Spheres represent van der Waals radii. W1 is sequestered from the optimal position. (d) Structural changes of KaiC from ATPbound (pre-hydrolysis, blue) to ADPbound (post-hydrolysis, pink) states. Sterichindrances as in the panel (c) are canceled through the transition that is interlocked with a cis-to-trans isomerization of the polypeptide chain. Figures are taken and reproduced from the reference30).

放射光 March 2016 Vol.29 No.2 ●59

るため W1 が至適位置に入り込めないことが確認されて振動成分を示した。この結果は，KaiC そのものに（継続いる。では，KaiC が実際に加水分解するときは何が起こ的に振動することはできないが）振動するための最低限のっているのであろうか

要素が詰め込まれていることを暗示している。ひとまず私

その答えは加水分解後の状態，すなわち ADP を結合しはどれくらいの周期に対応する緩和現象なのかを見積もるた構造から読み取ることができた。W1 の至適位置への侵ことにした。2 次の伝達関数36)を仮定して緩和曲線を解析

入を拒んでいた立体障害は，複数の水素結合の切断を伴うしたところ，固有振動数（ v ）が 0.91 d－1，ダンピング係

劇的な構造変化により解消され［ Fig. 4 ( d )］，それにより数（ j ）が 1.06 と見積もられた。この結果は， 1 日におよ

ATP の求核攻撃が可能となる。驚くことに，立体障害を

そ 1 回振動するための固有振動数が KaiC に内包されてい解消する構造変化が容易に起こらないよう，やや遠方の位るのだが，それが容易に発振しないよう（一定値になるよ

置にあるポリペプチド主鎖のシストランス異性化によっう）
何らかによって強く封じ込まれていることを示唆する。

て強固に固定化されていることがわかった。ポリペプチド

N 末端の ATPase 活性は v の値と見事に相関していた鎖の異性化は，タンパク質分子の示すダイナミクスのうち［ Fig. 3 ( i)］ . 更に驚くべきは， v が細胞内リズムの振動数

最も遅いタイムスケールにあたり，局所的な異性化反応でをも決定している点である。周期の異なる KaiC 変異体をあっても 14 ～ 16 kcal mol－1 の活性化エネルギーを要する

複数用意し，それぞれについて KaiC 単独の v を試験管ことがわかった。
F1ATPase やキネシンといったモータータンパク質は内で定量した。次に，対応する KaiC 変異体を導入したシ
アノバクテリア株について，時計遺伝子の転写翻訳活性

KaiC よりも高い ATPase 活性を有するが，それらでさえの振動数を決定した。これらの振動数を比較したところ

求 核 攻 撃 の 過 程 に は 11 ～ 17 kcal mol－1 の 活 性 化 エ ネ ル［ Fig. 3 ( b )］，見事なまでの一致が確認された。 N 末端のギーが必要となる33,34,35) 。上記からも明らかなように，

ATPase に見られた非凡な構造的要因は，コアとなる時計

KaiC の W1 はこれらの例よりも至適位置から逸脱しておタンパク質の固有振動数を規定し，延いては個体のリズム

り，かつ W1 の侵入を妨げる立体障害を解消するためにを規定していることが明らかとなった［Fig. 3(d)］。

は主鎖の異性化と共役した大規模な構造転移を起こす必要

v の正体を巡って今日でも議論は絶えないが，どうやがある。相関プロットによると［Figs. 3(d) and 3(i)］，24

ら温度補償性と深く関わっていそうである。ATPase の緩時間周期に相当する加水分解速度は12 ATP d－1（0.5 h－1）和曲線を異なる温度で調べたところ，十分に時間が経過しとなる。アレニウスの式をもとに活性化エネルギーを推定た定常状態の活性は温度補償されているが，そこに至るま

すると，およそ 22 kcal mol－1 となり（ A ＝ 1012 s－1, T ＝での緩和は温度依存的であることが確認された［ Fig. 5

303.15 K ），上述のような構造的要因［ Fig. 4 ( d )］が一体(b)］。この結果は， KaiC には自己の ATPase 活性を一定となることで極めて低く安定した ATPase 活性が実現さに維持しようとする制御が備わっており，その制御の時定れていることが伺える。

数 v が概日周期にチューニングされていることを意味する。KaiA や KaiB との相互作用は，KaiC にとってみれば

7. 2 度目のゲームチェンジ？
この遅い ATPase は KaiC の固有振動数を規定する重要な 素 反 応 で あ る 。 KaiA と KaiB が 共 存 す る 環 境 で は ，KaiC の ATPase 活性はリズミックに概日周期で増減する定値制御を撹乱する要因であるとも考えられる。分子間相互作用や温度など種々の外乱を受けた KaiC は，次の定常状態を目指して Fig. 5 ( a )に示されるような周波数 v に相当した緩和を始めるとも推測される。
このような観点から KaiC の結晶構造を眺めると，幾つ［ Fig. 5 ( a )］。 KaiC 単独では安定に発振することはできなか興味深い点に気が付く。W1 には 2 種類の配置があり，いが，その活性の緩和過程は単調なものでなく，減衰型の一つは 6 節で紹介した Pg W1 距離が 3.9 Å の状態（ nearstate ），もう一つは Pg W1 距離が 4.3 4.6 Å ，∠ W1 Pg と至適位置からより大きく逸脱した状態
O3b が 141 ～ 143 °（far state）である［Fig. 4(b)］。Near state と far state，
どちらも一般的な ATPase に比べて加水分解には不向きな構造であると言えるが，後者は前者よりも更に低活性と推測できる。これまでの私たちの観察の範囲ではあるが，6 量体を構成する全サブユニットの活性中心が片方の状態に統一されていることもあれば（Fig. 6），他の条件では両者が 6 量体内に混在する場合も確認されている。活性の異なる 2 状態の比率や空間配置を 6 量体内で調整し，6 量Fig. 5(Color online) Unusually slow (a) and temperature-compensated relaxation (b) of KaiC ATPase.

60 ● 放射光 March 2016 Vol.29 No.2

体全体として ATPase を一定に保とうとする制御の片鱗が見えつつあるのかもしれない。

解説 ■ 時間生物学と放射光科学の接点

れている37) 。 Konopka 等によるショウジヨウバエの時計
遺伝子 Period の発見38) から 45 年を迎えるが，現在は，「タンパク質時計システム」と「転写翻訳を介した振動機構」が相補的に共存していると解されつつある。他の生物種についてもタンパク質時計の探索や研究が進捗し，その重要性や注目度が高まるものと予期される。
Fig. 6(Color online) Potential homeostatic regulation of KaiC
ATPase. Circles labeled with ``near'' and ``far'' stand fornear- and far-states, respectively, of KaiC. The position of
W1 in the near state is closer to the ideal position than that in
the far state in as in Fig. 4(b).

私たちは，2 度目のゲームチェンジの真っ只中にいるのかもしれない。Kai タンパク質時計の周期は，3 種類ある Kai タンパク質の 1 種類の構造にエンコードされている。原子スケールで構成因子を精査し，見つけた構造的要因と何桁も異なる空間スケールでのリズム特性の因果関係を検証している。階層性の階段を昇っては降り，そして降8. 残された課題
生物時計の温度補償性は，多くの研究者の関心を惹き付
けてやまない不思議な現象である27) 。遅い反応それ自体りては昇りながら最終回答へと近づいていく――その時定数が何によって決まるのか気になるところであるが，それはさておき，階層性を強く帯びた生物時計システムの研究には放射光科学が重要である。

は効率の悪い化学反応で説明できるが，そのような反応系

原子や分子のスケールよりも高階層で起こる振動現象をは大きな活性化エネルギーを有するため，温度上昇に従っ追いかける際も放射光の果たす役割が大きいであろう。

て著しく加速されるのが一般的である。 24 時間スケール

24 時間の周期性を宿した KaiC が細胞内にどのような空に匹敵する遅さの根源を原子スケールで見つけることがで間配置で分布し，込み入った環境下でどのように情報を交きたが，残念ながら温度補償性を同時に説明するには至っ

換して同調しているのか…。シアノバクテリアではクロマていない。一見，互いに排他的となる「遅い反応」と「温チンの高次構造が 24 時間周期で変化するが，どのように度補償性」
を統一的に説明することが残された課題である。

して概日時計の位相情報を受け取り，このような大規模な

ここに切り込むためには，やはり鍵となる構造が必要に構造転移を引き起こしているのか…。細胞内の特定部位をなるであろう。構造では何もわからないという意見もある

ピンポイントで計測したり，細胞全体のリズムをイメージかもしれないが，このケースで私はそうは思わない。変異

ングするなど，多重の階層にわたる概日時計システムの統によって活性が野生型より低くなった，もしくは高くなっ

合的計測に放射光が役立つのではと期待する。

た―このような議論においては確かに構造情報があると結晶構造解析を実際に行うことで， X 線小角散乱をこ便利だが必須ではない。しかし，時間生物学における最終れまでとは違った観点からみることができるようになり，

問題「 24 時間（と温度補償性）がどのように決められて私自身のなかで幅が広がった感がある。よく考えてみるいるのか」に対する最終回答は，「野生型より短周期になと，冒頭の言葉の主も X 線小角散乱から入って，その後った，もしくは長周期になった」といった類（変化）の論に結晶構造解析へと研究を展開している。その言葉の意図ではなく，「この構造からあの構造に転移する際の活性化が，今は少しわかるような気がする。

エネルギーが何 kcal mol－1 だから…」というように 24 時間という絶対的な数値とエネルギー（情報）のやり取りを謝辞

具体的に結び付ける必要がある。私には，そのためにも鍵

シアノバクテリアの時計タンパク質に関する研究は，名となる因子の構造情報が必須となる気がしてならない。

古屋大学理学研究科の近藤孝男特任教授，大阪大学蛋白質研究所の山下栄樹助教，分子科学研究所の阿部淳博士，向9. おわりに

山厚助教，森俊文助教，斉藤真司教授との共同研究成果です。X 線小角散乱は SPring8 BL45XU にて，X 線結晶構

シアノバクテリアの時計遺伝子が1998年に発見され6)，

造解析は創薬等支援技術基盤プラットフォームの支援のもそれを報じる論文では転写翻訳モデルに沿った解釈がなと同施設 BL44XU にて行いました。関係者の皆様方にこされている。 2005 年の近藤らの発見により，少なくともの場をお借りして御礼申し上げます。

シアノバクテリアでは転写翻訳モデルが根底から覆され

参考文献

ることとなる7,8) 。これは大きなゲームチェンジであり，時間生物学分野の研究者はもちろん，タンパク質の構造や物性を研究している研究者にも大きなインパクトをもって伝えられえた。それから 6 年後の 2011 年，ヒト赤血球内に転写翻訳を介さないタンパク質の振動現象が発見さ

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62 ● 放射光 March 2016 Vol.29 No.2

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著者紹介
秋山修志
自然科学研究機構 分子科学研究所
協奏分子システム研究センター 教授
E-mail: akiyamas＠ims.ac.jp
専門生物物理学，X 線小角散乱，時間生
物学［略歴］
1997 年京都大学工学部卒， 1999 年京都大学大学院工学研究科修士課程修了， 2002
年京都大学大学院工学研究科分子工学専攻
博士課程修了，博士（工学）。日本学術振興会特別研究員，理化学研究所基礎科学特別研究員，科学技術振興機構さきがけ「生命現象と計測分析」研究員（専任），名古屋大学大学院理学研究科講師/准教授を経て 2012 年 4 月より現職，および総合研究
大学院大学教授。 2013 年 4 月より協奏分子システム研究センター長。

Interplay of chronobiology & synchrotron
radiation research
Shuji AKIYAMA

Abstract

Research Center of Integrative Molecular Systems (CIMoS)
Institute for Molecular Science (IMS), National Institutes of Natural Sciences (NINS)
38 Nishigo-Naka, Myodaiji, Okazaki 4448585, Japan.

This review focuses on recent progress in the ˆeld of chronobiology in which researchers have addressed a long standing question: How is the 24hour period of biological rhythms (clocks) is determined? The origins of slow but ordered dynamics of clock systems are discussed with thepresent and future interplay of chronobiology and synchrotron radiation research in mind.

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