新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 47平成 29 年 7 月

第５回公開シンポジウム（国際）開催報告
田原太平（理研、領域代表；計画研究代表者）
藤井正明（東工大、領域事務局：計画研究代表者）
本学術領域研究「柔らかな分子系」では毎年 1 回、広く一般の方々に領域の研究活動を知っていただくた

聞き、また我々の領域が行なっている活動を知った 4
名の国際評価委員全員から、我々が推進する「柔らかな分子系」研究に大変高い評価をいただいた。国際評
価委員の方々は国際シンポジウム終了後も 2 日間にわたって熱心に議論して下さり、我々の新学術領域に関め公開シンポジウムを開催している。この度、第 5 回するレポートをまとめてくれた。その中では幾つかの公開シンポジウムを平成 29 年 6 月 24 日～26 日の 3

トピックスが取り上げられているが、レポートの冒頭

日間、北海道札幌市の中心に位置するロイトン札幌で部に “All IAB (IAB, International Advisory Board)開催した。平成 27 年度に東京の未来館ホールで開催

members（ 中 略 ） were greatly impressed by the

した第 3 回公開シンポジウムに続いて国際シンポジウ

productivity and scope of the research presented, as

ムとし、計画班・公募班すべての研究代表者が各々のwell as by the full range of scientific work,

研究成果について英語で発表を行なった。

collaboration, and outreach conducted during the

シンポジウムでは領域代表による全体説明のあと、

project.” と書かれており、すべての班員の研究活動おA01 班、A02 班、A03 班の班ごとに、班長による各班

よび異なるバックグラウンドをもつ班員間の共同研究における研究活動の説明に続いて、班長を含む 8 名のが高く評価された。 また同様に、今回の公開シンポジ

班員による口頭発表が行なわれた。これら口頭発表のウムに参加してくださった 3 名の国内評価委員の方々

内容はどれも素晴しく、個々の班員が大変高いレベル

からも大変高い評価と暖かい激励の言葉をいただいた。

で研究を推進していることが確認された。さらにこれ2013 年に始まったこの新学術領域研究「柔らかな分に加えて各班長から班内および班間で共同研究が極め子系」も、いよいよ今年度が最終年度となった。ただて活発に進められていることが述べられた。すでにこしこれは見方を変えれば、まだもう 1 年ある、というの新学術領域研究において班内・班間で進められていことでもある。我々の研究はこれからも続く。この新る共同研究の数は 145 にのぼり、そのうちの 38 につ学術領域研究で始めた新しい研究の流れと作り上げた

いてはすでに論文化にされている。これらの口頭発表

自由闊達な研究者のネットワークをさらに発展させての他、3 日目には研究代表者、連携研究者、研究協力

将来につなげるよう、残り 1 年邁進しようという気持

者、班友などによる 93 件に上るポスター発表が行な

ちを参加者が強くもった公開シンポジウムであった。

われ、活発な討論が行なわれた。今回の公開シンポジ
ウムには領域以外からの参加もあり、これを含めて全部で 105 名の参加者があり、きわめて盛会のうちに終了した。
今回の第 5 回公開シンポジウムには、4 名の外国人評価委員（米国・ノースイースタン大の P. Champion
教授、英国・イーストアングリア大の S. R. Meech 教
授、イスラエル・ワイズマン研究の M. Sheves 教授、
米国・ボストン大学の J. E. Straub 教授）をお招きし

国際評価委員の Sheves 教授, Champion 教授,
Meech 教授, Straub 教授（左から）。

て、招待講演をお願いするとともにすべての班員の研究発表を聞いていただき、われわれの領域の研究活動に対する評価とアドバイスをいただいた。またそのために総括班では領域の活動に関する資料を用意し、研究自体はもちろん、合宿班会議、ワークショップ開催に関する援助やニュースレター発行等の研究支援活動、さらには国際活動支援やアウトリーチ活動に至るまで

第 5 回公開シンポジウム（国際）の参加者

詳しく説明した。すべての班員のレベルの高い発表を384

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No. 47平成 29 年 7 月

業績紹介：時間領域ラマン分光法による PYP 光反応初期過程における
超高速水素結合ダイナミクスの観測と最初の光サイクル中間体の構造の決定
倉持 光
竹内 佐年
田原 太平

（理研・A02 計画研究連携研究者）（理研・A02 計画研究分担者）（理研・A02 計画研究代表者）

cm-1 のバンドが励起直後には大きな強度を持つが, 他のバンドより素速く 1 ps 以内に減衰する様子が観測された(Fig. 1B). 変異体に対する参照実験との比較や計算科学から得られる知見と合わせて解析を行い, この

論文題目：" Probing the early stages of photoreception in

観測は発色団とそれに隣接するアミノ酸残基との間のphotoactive yellow protein with ultrafast time-domain

水素結合強度の低下に由来すると結論した.
また, 我々は光反応の最初の中間体 I0 状態のラマン

Raman spectroscopy "著 者 ： Hikaru Kuramochi, Satoshi Takeuchi, Kento

スペクトルを得ることにも成功した. このスペクトル

Yonezawa, Hironari Kamikubo, Mikio Kataoka, Tahei

は 630 cm-1 付近のバンドが極めて強く現れる特徴的なTahara形状を示す（Fig. 1C）. 我々は結晶構造をベースとし雑誌巻号：Nat. Chem. 9, 660-666 (2017)

た量子化学計算を援用することによって, この I0 状態
は異性化が既に完了した cis 体ではありながら分子骨イ エ ロ ー プ ロ テ イ ン (Photoactive Yellow Protein:

格が大きく面外にねじれた構造をとっていると結論しPYP)は紅色光合成細菌より単離された光受容タンパ

た. 興味深いことに, この PYP の光反応の最初の中間ク質で, 青色の光に応答して負の走光性を誘起すると体の構造は大型放射光を用いた２つの時間分解 X 線結考えられている. PYP の機能は発色団 p-クマル酸

晶構造解析による研究が同じ実験・解析手法を用いな（pCA）のフェムト秒〜ピコ秒スケールで進行するがらも全く異なる構造を報告するなど論争になっていtrans-cis 光異性化により始まり, 多くの過渡種を伴った. 我々のデータはこのうち一方の構造を支持しておたミリ秒に渡る光サイクルを通じて発現する. 構造・り, この結果は時間分解インパルシブラマン分光法が機能相関の観点からこの光サイクル中における PYP

最先端の時間分解 X 線結晶構造解析でも捉えきれない,の構造変化に興味が持たれており, これまで様々な手速い, 小さな構造変化を検出することが出来る強力な法を用いて詳細な研究がなされてきた. しかしながら手法であることを示している.

機能発現機構の解明において最も重要である初期過程,
すなわちフェムト秒～ピコ秒における構造ダイナミク
スに関する包括的な理解は実験的な困難により未だに得られていない. 我々は独自の時間分解インパルシブ
ラマン分光法 1 を用いて PYP の光反応初期過程における構造ダイナミクスを詳細に検証した.
実験ではまず光反応を開始させるための励起光（450nm, 290 fs）により電子励起状態を生成させた. 任意の遅延時間DT の後, PYP の誘導放出遷移（S1→S0）に共鳴する極短ラマン励起光, プローブ光（520-700 nm, <7fs）を照射し, 励起状態の分子振動を時間領域で観測した (Fig. 1A). これら時間領域信号をフーリエ変換することでフェムト秒時間分解ラマンスペクトルを得た.
観測されたバンドは励起状態の寿命 (~2.4 ps)に対応

Fig. 1 (A) 光励起後各遅延時刻において得られた PYP の時間分解インパルシブラマン信号. (B) 水素結合構造の変化に伴ったフーリエスペクトルの変化（*で示した 538 cm-1 のバンドで規格化済み）. (C)光反応中間体, I0 状態のラマンスペクトルと量子化学計算から示唆された対応する中間体の構造.

して 10 ps にかけて減衰するが, この間において指紋領域のスペクトル形状に大きな変化は見られなかった.
すなわち, 励起状態において大きな骨格構造の変化は【参考文献】(1) H. Kuramochi, S. Takeuchi, and T. Tahara, Rev. Sci. Instrum.
87, 043107 (2016).

起こっておらず, 元の trans 構造が保たれていることが示唆された. 一方で, 低波数領域に着目すると, 135385

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No. 47平成 29 年 7 月

業績紹介：我々はどうやって青色を見ているのか？
神取 秀樹 （名工大・A03 計画研究代表者）
片山 耕大 （名工大・A03 計画研究連携研究者）

後の中間体との赤外差スペクトルを測定しているが、赤・緑センサータンパク質には 6～8 個の水の O-D 伸
縮がシャープなピークとして観察された[2]。青センサ

論 文 題 目 ： "Spectral tuning mechanism of primateータンパク質の場合、基底状態に 4 個、異性化中間体

blue-sensitiveに 3 個と数は少なかったものの、2500 cm-1 付近に半値

visualpigment

elucidated

by

FTIR

spectroscopy"

幅が 40 cm-1 を超えるブロードで強度の大きな水のバ

著者：Kota Katayama, Yuki Nonaka, Kei Tsutsui, Hiroo

ンドが含まれていた。神取グループで系統的に行ってImai, Hideki Kandori

きた様々なロドプシンの内部結合水解析においてもこ

雑誌巻号：Sci. Rep. 7, 4904 (2017).

のような信号が得られたことはなかった。
我々は青センサータンパク質中において、疎水的な

我々の眼の中には青・緑・赤の「光の三原色」に対レチナール分子の近傍に複数の水分子が集合体を形成応した光センサータンパク質が存在する。これらは 11していると解釈した。さらに波長制御に重要な役割をシス型レチナールという全く同一の分子を使って異な及ぼす E113 と Y265 の変異体で水の信号が減少したこる色の光を吸収しており（図上）、波長制御機構の解明とから、水分子の集合体構造がレチナールのポリエンは重要な分子科学的課題である。しかしながら、1) 試

鎖上のπ電子の局在化を引き起こすことで青色光吸収料調製が困難、2) 限られた試料に対する構造解析手法をもたらすものと考えている（図下）。疎水部に点在すが存在しない、3) 実験操作のすべてを暗室で行わない

る水分子は赤と緑を見分けるため[2]、水クラスターはといけないことから構造研究は皆無であり、私たちが青色を見るために働く。タンパク質構造の柔らかさが色を見分けるという当たり前のことを、分子レベルで水と油（＝レチナール）の絶妙な関係を生み出し、そ説明できなかったのである。

の結果として我々の「可視光」が決まったものと考えそのような状況の中、我々は 10 年前に赤外分光法をられる。

用いたサル色覚視物質の構造研究を開始した。哺乳類[1] K. Katayama et al. Angew. Chem. Int. Ed. 49, 891 (2010).

ガン細胞を用いたタンパク質の大量発現と高精度低温[2] K. Katayama et al. Biochemistry 51, 1126 (2012).

赤外分光法を組み合わせることで、2010 年に初めて霊[3] K. Katayama et al. J. Phys. Chem. Lett. 6, 1130 (2015).

長類赤・緑センサータンパク質の構造解析に成功し、2012 年、2015 年の論文により我々が赤と緑を見分ける
分子機構の解明に成功した[1-3]。一方、青センサータ
ンパク質は、過去の文献によれば、赤・緑センサータ
ンパク質よりも一桁近く発現量が少ないことが知られており、神取グループの手法を持ってしても構造解析は不可能であると考えられていた。
今回、我々は青センサータンパク質の構造解析に向けて霊長類間での種の選択やタンパク質の可溶化・精製条件の再検討を行い、赤外スペクトルを測定するのに十分量の精製試料を得ることに成功した。その結果、研究開始から 10 年が経過した今年になって、ついに青センサータンパク質の構造解析が実現したのである。
得られた青センサータンパク質の赤外スペクトルは、
レチナールやタンパク質の振動モードが赤・緑センサ
ータンパク質とは大きく異なっていた。特に顕著な違いが観察されたのが内部結合水の信号である。本実験
では重水中、77 K での光照射により基底状態と異性化

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No. 47平成 29 年 7 月

業績紹介：ジアゾ酢酸エステルの重合における高分子量ポリマーの合成と立体構造制御を可能とする重合開始剤系の開発
井原 栄治
者）

（愛媛大院理工・A03 公募研究代表

といったポリマー2 次構造に直接影響を与えることが確認されているからである[2]。従って、ジアゾ酢酸エ
ステルの立体特異性重合を実現すると、エステル部の論文題目："Polymerization of Alkyl Diazoacetates Initiated

官能基の空間配置を厳密に制御することが可能になり、by Amidinate/Pd System: Efficient Synthesis of High

例えば、光機能性官能基間の主鎖に沿ったエネルギー

Molecular Weight Poly(alkoxycarbonylmethylene)s with

移動の制御等への応用が期待できる。しかしながら、

Moderate Stereoregularity"

これまでに開発してきた Pd 錯体を用いる開始剤系で

著者：Hiroaki Shimomoto, Junya Kawamata, Hirokazu

は tacticity の制御は不可能であった。
今回、新たに開発した開始剤系では、amidinate と呼Murakami, Kazuki Yamashita, Tomomichi Itoh, and Eiji
Ihara*

ばれる配位子を有する Pd 錯体を用いている。この

雑誌巻号：Polym. Chem. 8, 4030-4037 (2017).

amidinate 配位子の構造は、高活性を示すが atactic なポ
リマーを与える従来の開始剤系[3]で用いた -allyPdCl

ジアゾ酢酸エステルの重合による、主鎖のすべての錯体の -allyl 部を元にして、この骨格に 2 つの窒素原

炭素にアルコキシカルボニル基（エステル）が結合し子を導入したものである。この構造的修飾により、活たポリマーの合成を開発してきた[1]。そして、この手

性中心となる Pd の電子状態および立体構造が変化す

法によって得られるポリマー[ポリ(置換メチレン)]の、るはずであり、それが重合開始能や重合の立体特異性

エステル部の置換基が主鎖の周囲に高密度に集積してに影響を与えることを期待した。
Yいるという重要な構造的特徴を、新規な機能性高分子

N開発に応用することを本研究プロジェクトの目的とし

X

ている。
N2
H

C

n

CO2 R CO 2R CO2R

CO2 R

- N2

H

CO2 R

- n N2

H
C

n

CO2 R

・高分子量ポリマー
・シンジオタクチックポリマー

CO 2R CO2R CO2 R

ポリ(置換メチレン)合成：ジアゾ酢酸エステルの重合

図２

Amidinate/Pd 系によるジアゾ酢酸エステルの重合

実際のところ、今回、この amidinate/Pd 系によるジCO2 R CO 2R CO2R

図１

C

Pd L
N
Y

N2

CO2 R

アゾ酢酸エステルの重合においては、1) シンジオタク

ビニル重合：アルキルアクリレートの重合

チックな主鎖構造に富むポリマーを与える、2) 分子量
4 万程度と、 -allylPdCl 系の開始剤に比べて、かなり

ポリ(置換メチレン合成)とビニル重合

機能性発現のための各種の官能基を導入したモノマ

分子量の高いポリマーを与える、3) ジアゾ酢酸ベンジーの合成と重合についてはある程度の成果を達成しつ

ル、ジアゾ酢酸 n-ヘキシルの重合において、分子量 10つある。例えばピレンを有するモノマーの重合により万に近い高分子量体を低収率ながら与える、という特得られたポリ(置換メチレン)では、対応するピレン含徴が確認できた。開始剤系として用いる Pd 錯体の構

有ビニルポリマーに比べてエキシマー形成効率が格段

造を変えることにより、その重合開始能を向上するこに向上するという官能基集積効果を確認しており、さとができるということを示す、重要な成果でとなった。

らなる応用を検討中である。
一方、ポリ(置換メチレン)に高度な機能を付与する

引用文献

ためには、アイソタクチック、シンジオタクチックと[1] E. Ihara, Adv. Polym. Sci. 231, 191-231 (2010).

いった主鎖の立体構造を制御することが極めて重要で[2] V. K. Aggarwal et al., Nature 513, 183-188 (2014).

ある。その理由は、ビニルポリマーとは異なり、ポリ(置[3] E. Ihara, H. Shimomoto et al., Macromolecules 45,

換メチレン)では置換基がすべての炭素に結合してい6869-6877 (2014).

るために、主鎖の tacticity が、らせんや平面ジグザグ

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第 23 回 ワークショップ「蛋白質の柔らかさと機能」 開催報告
水谷 泰久

（阪大院理・A02 計画研究代表者）

ことをさまざまな実験から示された。田原太平氏（理研）は、独自に開発された新手法を紹介し、これによ

本新学術領域研究の第 23 回ワークショップ「蛋白って計測したタンパク質ダイナミクスについて議論し質の柔らかさと機能」が、平成 29 年 6 月 20 日（火）た。伊藤優志氏（東北大院理）は、一分子計測によって明らかになった、がん抑制蛋白質 p53 の DNA 鎖上に、仙台国際センター（仙台市青葉区）で開催された。
本ワークショップは、20 日～22 日開催の第 17 回日本の移動機構について発表した。伊藤氏は本ワークショ

蛋白質科学会年会（実行委員長は、本領域 A02 班 高

ップの講演者では唯一の大学院生であったが、それを橋聡氏）の一環として行われたものである。蛋白質は、

感じさせない、これまでの一連の研究をまとめた立派

その立体構造を柔らかに変化させることで機能し、生な発表であった。北尾彰朗氏（東大分生研）は、蛋白命現象を支えている。本ワークショップでは、最先端質のレアイベントを効率的にシミュレートする新手法の理論・計測・創成研究から明らかになってきた、蛋を紹介し、この手法によって明らかになった蛋白質の白質の柔らかさと柔らかさが生み出すタンパク質の機

離合集散メカニズムについて述べた。

能発現メカニズムについて議論した。
最初に、オーガナイザーの水谷から、蛋白質の柔ら

プログラム

かさと機能の関係およびワークショップの開催趣旨についての説明が行われた。その後引き続いて、水谷は

共鳴ラマン分光法による構造解析と Phos-tag 電気泳

はじめに
ガスセンサータンパク質の機能発現機構動法による機能解析を組み合わせた、酸素センサータ



ンパク質の研究成果について報告した。神取秀樹氏（名○水谷 泰久 (阪大院理)光応答性タンパク質の機能転換が明らかにする柔らかな構造機能相関○神取 秀樹 (名工大院工)工大院工）は、光駆動イオンポンプのアミノ酸置換による機能転換のユニークな成果について発表した。松タンパク質内部の遷移金属イオンの性尾貴史氏（奈良先端大・物質創成）は、蛋白質に結合

質とタンパク質構造柔軟性：チオール

した金属イオンの性質と全体の構造柔軟性の相関関係

サブチリシンをモデルタンパク質としについて述べた。カルシウムイオン結合サイトの占有た相関関係の実験的検討

状態によって、蛋白質全体の構造柔軟性に違いがある

史、菖蒲 勇、石田 昌也、河野 尊匡、○松尾 貴

廣田 俊 (奈良先端大・物質創成)

二次元蛍光寿命相関分光によるタンパ
ク質のマイクロ秒ダイナミクスの研究○田原 太平 (理研)



多分子及び一分子蛍光分光法によるがん抑制タンパク質 p53 の超高セグメン
ト間移動の解明○伊藤 優志 1,2、村田崇人 1,2、高橋 聡 1、鎌形 清人 1

(1 東

北大・多元研、2 東北大院理)PaCS-MD でみる蛋白質の柔らかさ・離合集散と機能○北尾 彰朗 (東大・

分生研)


終わりに

ワークショップには大勢の参加者があり、蛋白質の柔らかさと機能について活発な討論が行われた。

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国際共同研究・招聘報告：Dillip K. Chand 教授
吉沢道人（東工大化生研・A03 分担研究者）
矢崎晃平（山梨大工・特任助教）

期に２つ論文を投稿することが出来た。吉沢グループが中心で進めた共同研究では、配位結合を駆動力として、２つの孤立ナノ空間を持つ分子ダブルカプセルの本新学術領域の国際共同研究・外国人研究者招聘支構築と、それとフラーレンとのπ-スタッキング相互作

援制度を活用して、2017 年 6 月 19 日から 7 月 2 日用を駆動力としたピーナッツ型ナノ構造体の構築に成まで、インド工科大学（IIT）マドラス校 化学科の功した（図 2）。これらの研究成果「Polyaromatic

Dillip K. Chand 教授を招聘しましたので、国際共同

Molecular Peanuts」は、6 月 28 日付で Nature Commun.

研究の成果とともに報告致します。

誌に web 掲載された[1]。

今回の招聘では、Dillip K. Chand 教授は東工大の吉沢グループを拠点として、NIMS（ホスト：中西尚志 博士）、東大（藤田 誠 教授）、山梨大（矢崎）を訪問し、共同研究に関する研究討論を行うとともに、最近の研究成果を含む講演会「Cavity in a Cage or Cavities ina Cage?」を開催した（図 1）。また、本領域の研究者との研究交流を深めるため、札幌での国際シンポジウ
ム（6 月 26-28 日）にも参加し、ポスター発表「Making

図２．ピーナッツ型ナノ構造体の構築（共同研究成果１）of the Double-decker Coordination Cages」をしました。東工大では、Chand 教授と若手スタッフとの個別

また、Chand グループ中心の共同研究では、配位結の研究討論に加え、博士および修士課程の学生（合計合を利用した多成分自己集合により、複雑なスター型

約 15 人）との個別ディスカッションも行い、様々な研ナノ構造体の一義構築を達成した（図 3）。この研究成究交流の場も用意した。また、国際シンポジウムでは、

果「A Truncated Molecular Star」は、招聘期間中の吉沢の急な病欠により、Chand 教授一人での札幌出張

6 月 22 日に Chem.Eur.J.誌に論文受理された[2]。

に加えて、最新の共同研究成果を代わりに口頭発表して頂きました。

図３．スター型ナノ構造体の構築（共同研究成果２）以上のように、本領域の若手研究者の海外派遣支援からスタートした Dillip K. Chand 教授との２つの国際共同研究は、今回の招聘でタイミング良く結実し、また、次の共同研究に向けて十分な研究討論が出来た。

図１．
東工大での講演会後（前列右から 2 番目が Chand 教授）

今回のご支援にこの場を借りて、御礼申し上げます。
私達の研究グループでは、2015 年に本領域の若手研参 考 文 献 ： [1] Kohei Yazaki, Munetaka Akita,
Soumyakanta Prusty, Dillip K. Chand, Takashi Kikuchi,
Hiroyasu Sato, and Michito Yoshizawa*, Nature Commun.,
8, 15914 (2017); [2] Soumyakanta Prusty, Kohei Yazaki,
Michito Yoshizawa, and Dillip K. Chand*, Chem. Eur. J.,
23, in press (2017).

究者 の海外派遣 支援を受けて、 メンバーの 矢崎がChand 教授の研究室に短期留学した。その際、両グループから共同研究テーマを１つずつ提案し、矢崎および Prusty 君が実験を開始した。研究の途中経過はメールで互いに確認し、必要な構造解析は分担して行うことで、２つの研究テーマは順調に進行した。ほぼ同時

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国際共同研究・招聘報告：Partha Pratim Parui 博士
廣田 俊 （奈良先端大・A03 班 公募研究代表者）

Parui 博士は滞在中、研究室の教員および学生と積極的に交流した。研究室セミナーにも参加し、Parui 博士

本新学術領域の国際共同研究・外国人研究者招聘プの滞在は研究室学生の国際感覚の向上にも役立った。

ログラムにより、インド・ジャダプール大学化学科の最後に、Parui 博士招聘をご支援いただきましたこと

Partha Pratim Parui 博士を招聘した。Parui 博士は 2017に深く感謝申し上げます。

年 4 月 17 日から 7 月 15 日まで奈良先端科学技術大学
院大学に滞在し共同研究を行い、札幌で開催された本領 域 の 第 5 回 公 開 シ ン ポ ジ ウ ム に て “A simple
interfacial pH detection method for cationic amphiphilic
self-assemblies utilizing a Schiff-base molecule”のタイトルで共同研究成果の一部をポスター発表した。
Parui 博士は 2005 年にインド科学振興協会(Indian
Association for the Cultivation of Science)で博士号を取得した。学位取得後、A.B.N.シールカレッジ助教を経て、2009 年にジャダプール大学の助教となった。Parui
博士は報告者と共同研究を行ってきた。Parui 博士は

写真 1 実験室にて

2011 年 9 月から 2012 年 8 月までの 1 年間、報告者の研究室に博士研究員として滞在し、シトクロム c の多量体がタンパク質の巻き戻り過程でドメインスワッピ
ングにより形成することを示し、形成したシトクロム
c 2 量体の立体構造を明らかにした [1]。さらに、N 末端領域のシトクロム c 変異体と C 末端領域の変異体を用い、巻き戻り過程の初期段階でシトクロム c の N 末端領域と C 末端領域が分子間で相互作用することにより、シトクロム c がドメインスワッピングすることを明らかにした。Parui 博士は 2015 年 4 月から 7 月にも本学に 3 ヶ月間滞在し、Parui 博士が考案したシッフ塩
基化合物を用いて両親媒性分子膜表面の pH 測定についても研究した [2]。

写真 2 集合写真

今回の招聘では、これまでの共同研究を発展させるとともに、シトクロム c とリン脂質二重膜との相互作

引用文献

用によるタンパク質と脂質膜の構造変化を調べた。シ[1] Parui, P. P.; Deshpande, M. S.; Nagao, S.; Kamikubo,

トクロム c はミトコンドリア内膜に存在するカルジオ

H.; Komori, H.; Higuchi, Y.; Kataoka, M.; Hirota, S.

リピンと相互作用している。また、シトクロム c がミ

Biochemistry 52, 8732-8744 (2013).

トコンドリア内膜から遊離しサイトゾルへ放出される[2] Sarkar, Y.; Das, S.; Ray, A.; Jewrajka, S. K.; Hirota, S.;と、アポトーシスが引き起こされることが知られていParui, P. P. Analyst 141, 2030-2039 (2016).

る。Parui 博士との共同研究により、シトクロム c がリ
ン脂質二重膜に結合すると膜の安定性が低下することが明らかとなった。さらに、シッフ塩基化合物を用いてモデル生体膜表面の pH を見積もり、溶液 pH と膜表
面 pH が大きく異なることを示した。以上のように、今回の招聘により共同研究が進展し、現在、学術論文
2 報を執筆中である。

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No. 47平成 29 年 7 月

A03 班・神取グループの研究成果が新聞に報道される

A03 班・計画研究 神取グループ（神取班員、片山連携研究者）の「青色センサータンパク質の構造解析」に関する研究成果が、2017 年 7 月 8 日の中日新聞（下）、毎日新聞、中部経済新聞、7 月 10 日の愛媛新聞、7 月 13 日の日経産業新聞、7 月 16 日の中国新聞、7 月 24 日の日刊工業新聞の紙面で紹介されました。
さらに共同通信の原稿をもとに以下の新聞社の web ニュースで紹介されました。
北海道新聞、河北新報、東奥日報、デーリー東北、秋田魁新報、山形新聞、福島民報、日本経済新聞、
上毛新聞、千葉日報、神奈川新聞、信濃毎日新聞、新潟日報、静岡新聞、岐阜新聞、福井新聞、京都新聞、
神戸新聞、山陽新聞、中国新聞、日本海新聞、山陰中央新報、四国新聞、徳島新聞、高知新聞、西日本新聞、
大分合同新聞、宮崎日日新聞、長崎新聞、佐賀新聞、沖縄タイムス、琉球新報、共同通信
これらに加えて、名工大ホームページの内容をもとに 7 月 13 日のマイナビニュースでも紹介されています。

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No. 47平成 29 年 7 月

飯野グループの石渡大貴君が平成 28 年度日本化学会東海支部長賞を受賞
飯野亮太 （分子研・岡崎統合バイオ・A02 公募
班代表者）

頃から支えてくださった飯野グループの皆様のおかげです。大変感謝しております。最後に、研究に対する議論、アドバイスを何度もしてくださった飯野亮太教

A02 公募班、飯野グループ（分子研・岡崎統合バイ

授、中村彰彦助教には本当にお世話になりました。心オ）の石渡大貴君が平成 28 年度日本化学会東海支部

より御礼を申し上げます。
」

長賞を受賞しましたので報告いたします。日本化学会
東海支部では、支部活性化と化学奨励を目的として化学系の大学、大学院及び工業高等専門学校の卒業生・修了生を対象に、人物及び学業成績が優秀なものに対し支部長賞を授与しています。
授与式に賞状が間に合わないというハプニングがあり、分子研所長の川合眞紀先生からの「エアー」での授与となったのは少し残念でしたが、本人共々、非常に嬉しく思っております。また彼が受賞できたのは、本領域のご支援を頂き研究に邁進できたおかげと考えております。心より感謝いたします。以下は石渡君からの、受賞に際しての言葉です。
「平成 28 年度の総合研究大学院大学修士同等論文審査発表会にて“１分子計測を用いたバクテリア由来
セルラーゼとカビ由来セルラーゼにおけるドメインの役割解明”というタイトルで発表させていただきました。その結果、平成 28 年度日本化学会東海支部長賞
として推薦して頂き、本賞を頂くことになりました。
今回の発表会では、結晶性セルロース上を一方向に進みながら連続的に加水分解するセルラーゼの１分子計測を行い、結合、並進運動、解離といった反応素過程を定量的に解析した結果について発表させていただ
きました。セルロースは新しいバイオマス資源として知られていますが、物理的・化学的に安定であるため産業化には多くの課題が残されています。そこで注目されているのが、温和な条件化でセルロースを加水分解するセルラーゼです。しかし、加水分解速度は産業化には不十分であり、セルラーゼの加水分解機構の解明が求められています。今回の研究では反応素過程の解析だけでなく、異なる 2 つのセルラーゼのドメインを入れ替えたハイブリッドセルラーゼの作製も行ないました。いくつかのハイブリッドセルラーゼが加水分
解活性を持つことは確認できましたが、残念ながら目標としていた野性型を越える活性は達成できませんでした。野性型を大きく越える活性を有するセルラーゼが作製され、産業利用されることを願っております。
今回このような賞をいただくことができたのは、日392

新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 47平成 29 年 7 月

A02 川村グループの 尾澤夢実 さん が第 3 回 D アミノ酸研究国際会議 IDAR2017 においてBest Young Researcher Award を 受賞しました

川村 出 （横国大・A02 公募班 研究代表者）
佐藤 久子（愛媛大・A02 公募班 研究代表者）

ブロックとしての分子構造がどのように変化するか固A02 柔らかな分子系計測 公募研究 川村グループの測定結果は重要であり、5 月に愛媛大学の佐藤先生(横浜国立大学)の横浜国立大学 大学院工学府の尾澤の研究室に滞在し、何度も測定をして手に入れたデー

夢実さん(修士 1 年)が、平成 29 年 7 月 10 日(月)からタでした。

体 NMR と固体 VCD などの方法を駆使することで明らかにしました。特に、絶対配座を決定できる固体 VCD

13 日(木)の期間に、イタリア

ヴァレーゼのインスブ

当会議では若手をエンカレッジする目的で、3 日間リア大学で開催された第 3 回 D アミノ酸研究国際会議のべ 5 時間以上のポスター発表の機会があった。シニThe 3rd International Conference of D-Amino Acid

アの先生も積極的に若手の発表を聞き、密にディスカ

Research (IDAR2017)において、Best Young Researcher

ッションする場面や、時にはプレゼンテーションの方Award を受賞されましたので、ご報告いたします。

法をアドバイスするなど多くの若手研究者が励まされ

D アミノ酸の基礎から応用にわたる研究は飛躍的た。その中で、D アミノ酸研究の分野において重要なに発展している。例えば、脳の記憶を司る高次機能に研究内容と優れたポスタープレゼンテーションをおこは D 体のセリンの動態が深く関わっている。また、水な っ た 3 人 の 若 手 研 究 者 に 対 し て Best Young

晶体のクリスタリンタンパク質中の特定のアスパラギ

Researcher Award を授与している。多くの発表の中かン酸が異性化することにより、白内障などの病気に関らこの賞に尾澤さんが選出されました。これを弾みに与するなど、D 体アミノ酸が決定的な働きを示す報告

さらに共同研究を活性化させて研究を進めてくれるもは近年増加し、そのメカニズムの解明とともに、D アのと考えられます。今後の益々の活躍を期待します。

ミノ酸の迅速かつ微量検出を可能とする技術の発展は極めて重要な課題となっている。その中て 最先端の D
アミノ酸分析技術の開発や D アミノ酸に関する秀でた研究成果を蓄積し続け、日本が牽引している分野である。
今回の会議では、日本、欧州、米国などから 150 人ほどの参加者が集い、Weizmann Institute の Meir Lahav
先生による IUBMB メダル記念講演から始まり、
Astrobiolgy, Chemical and physical analytical methods,
Neurobiology など 10 のセッションで会議は素晴らしい雰囲気で進み、それに関連する多くのポスター発表が行われた。受賞のニュースレター記事の中で恐縮だが、川村も D アミノ酸残基が含まれる両生類由来の抗菌ペ写真
第 3 回 D アミノ酸研究国際会議 IDAR2017 で Best
Young Researcher Award を受賞した尾澤夢実さん(左)とプレゼンターのインスブリア大学の Silvia

プチド ボンビニン H4 の構造解析について口頭発表の機会をいただいた。
尾澤さんの発表内容は、同じく A02 班の愛媛大学の佐藤先生と開始した共同研究の一つであるフェニルア

Sachhi 先生 (右)。

ラニンを基盤とした自己組織化ペプチドファイバーの固体 NMR および固体 VCD による構造解析である。特に、D 体のフェニルアラニンを導入し、ビルディング

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新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 47平成 29 年 7 月

新井グループの岡芳樹君が第 17 回日本蛋白質科学会年会でポスター賞を受賞
新井 宗仁 （東大総合文化生命環境・A03 班友）c-Fos 領域は天然変性状態にあり、BdpA 領域が抗体と結合しますが、pH が 5 以下になると c-Fos 領域が FPA

A03 項目の班友 新井グループ（東大）研究協力者の分子間でコイルドコイルを形成し、その際に生じる摂岡芳樹君（博士課程 1 年）が、平成 29 年 6 月 20 日（火）動によって抗体が解離することが実験的に示されましから 22 日（木）まで仙台国際センターで開催された第た。このことから、より中性側 pH でコイルドコイル

17 回日本蛋白質科学会年会においてポスター賞を受を形成できるようにアミノ酸置換を c-Fos に導入すれ賞しました。

ば、中性側 pH で抗体を精製可能な FPA 変異体の創製

岡君は今回、「合理的設計による新規抗体精製用アフに繋がると期待されました。

ィニティーリガンドの開発」について発表しました。

pH 変性は一般に、分子内部に埋もれた His 残基がプ

この研究の共同研究者は、澤田泰平、渡辺尚大、工藤

ロトン化する pH 以下（pH 5.5 以下）で起きることが恒、和田愛未、河合秀信、張マリ、林勇樹、新井宗仁多いです。そこで岡君は、pH 7 で抗体を結合し、pH 5.5（全て東大の新井グループのメンバー）でした。

以上で抗体を解離できる FPA 変異体の創製に粘り強く

現在、抗体医薬品も含めた抗体の精製には、プロテ取り組みました。具体的には、立体構造のモデリングイン A を結合させたゲル担体によるアフィニティー・やヘリックス形成能予測などの理論的手法を用いて、クロマトグラフィーが利用されています。細胞培養上

FPA の分子間コイルドコイル構造を安定化しうるアミ清をこのカラムにアプライすると、抗体はゲル上のプノ酸置換と、分子内ヘリックス構造を安定化しうるア

ロテイン A に結合するため、不純物を除去して抗体のミノ酸置換を同時に導入した FPA 変異体を合理的に設みを抽出できます（このプロテイン A のような物質の計し、実際に作製して実験を行いました。その結果、ことをアフィニティーリガンドと呼びます）。しかし、最終的に抗体をプロテイン A から解離させるためには、

pH 5.47 で抗体を解離できる FPA 変異体カラムの創製に成功しました。今後、この FPA 変異体を用いること

溶液を酸性条件にしなければなりません。このときに、により、酸変性のリスクを回避した抗体精製が可能に抗体が酸変性して凝集体を形成するリスクがあります。

なると期待されます。

もし抗体医薬品の中にこのような凝集体や変性蛋白質

最近の日本蛋白質科学会では、抗体の医療利用等にが混入すると、重篤な副作用を生じる懸念があります。

興味を持つ研究者が増えてきたためか、岡君のポスタ

したがって、安心安全な抗体医薬品を製造するためにーの周辺には非常に多くの人だかりが出来ていました。

は、蛋白質が酸変性しないような中性側の pH で抗体

今後も、FPA 変異体の更なる高性能化を目指した研究を精製できるアフィニティーリガンドの開発が急務とを進めていく予定です。

なっています。
そこで我々のグループではこれまで、より中性側のpH で抗体解離が可能な新規アフィニティーリガンド「FPA」を開発してきました。FPA（= c-Fos + Protein A）
は、プロテイン A の B ドメイン（BdpA）の N 末端側にヒト由来 c-Fos 蛋白質のコイルドコイル領域を連結させた融合タンパク質です。c-Fos は中性 pH において天然変性構造をとりますが、pH が低下すると、ホモダ
イマーのコイルドコイルを形成します。これが BdpAの隣にあれば、c-Fos の構造変化が BdpA に伝わり、BdpA の抗体解離を誘導すると期待されます。そこで、
BdpA を機能領域、c-Fos を制御領域とみなし、これらを連結することにより、BdpA の抗体結合能を c-Fos
によって pH 制御する新規蛋白質 FPA を合理的に設計しました。これまでの研究から、中性 pH では FPA の図. ポスター賞を受賞した岡芳樹君

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