“Dynamical Ordering & Integrated Functions”
Newsletter Vol. 17

January, 2015

業績紹介：時間展開する動的な秩序化における中間体構造の解明：幾何学的に制御された構造の発見"Geometrically Restricted Intermediates in the Self-Assembly ofan M12L24 Cuboctahedral Complex"
Daishi Fujita, Hiroyuki Yokoyama, Yoshihiro Ueda, Sota Sato, and Makoto Fujita
Angew. Chem. Int. Ed., in press (2014) DOI: 10.1002/anie.201409216
構造の解明を行った（図 1）。この反応では、最終的に佐藤宗太（東北大学 WPI-AIMR・A02 計
画研究代表者）

36 成分が一分子に組み合わさって M12L24 組成の球状錯体が収率 100%で得られる。自己組織化の時間変化をNMR（核磁気共鳴）と MS（質量分析）により追跡した
ところ、主として M8L16 錯体と M9L18 錯体の 2 種類のみ

多くの成分が自発的に秩序化して巨大構造が生成すが中間体として観測され、時間が経つと M8L16 錯体、る自己組織化は、ウイルス殻構造の形成など自然界に

M9L18 錯体の順に消失し、M12L24 錯体に収束することがわ

みいだされるだけでなく、人工合成においても活用さかった。さらに、これら 2 つの中間体の構造は、放射れ、他の手法では合成できない巨大で、かつ整然とし光 X 線を用いた単結晶構造解析によって決定できた。

た構造の分子を産みだしてきている。一見すると、単M8L16 錯体は D4d の、M9L18 錯体は D3h の対称性をもち、中純な構成成分から平衡反応を経て生じる生成物の構造

間体構造に対しても幾何学的な制約が加わることがわには無限の可能性があるような印象をもってしまいがかった。なお、これらの中間体構造は、MD 計算シミュ

ちだが、出発物質の構造が生成物に鋭敏に反映され、レーションで予測された構造と一致していることも特

特定の構造の生成物が高収率で得られる場合が多い。

筆に値する（参照：ニュースレター第 9 号 3 ページ）。

筆者は 2013 年まで藤田グループに所属し、湾曲した有第一印象としては 36 成分もの自己組織化であるた

機配位子（L）と遷移金属イオン（M）との自己組織化

めに、非常に複雑な秩序化システムであるが、実は、により，MnL2n 組成の球状策体の定量的な合成を達成し幾何学的に制約されることで簡素化されて、たった 2てきた。配位子の湾曲角度に応じて、生成物の構造（す種類の準安定な中間体構造を経て、単一の生成物に落

なわち n の値）が変化し、かつ、構造には幾何学的なち着く、明瞭なシステムであることがわかった。時間制約が加わることから n の値は n = 6, 12, 24, 30, 60

展開する動的な秩序化システムの過程を、中間体構造という離散的な値に限定されることがわかってきた。

の実験的な構造決定も含めて解明した例はこれまでに本新学術領域研究では、このような秩序化生成物をなく、重要な展開であると自負している。

単に得ることだけではなく、どのようにして秩序化が展開するのか、その反応機構にも興味をもって研究を行っている。既往の研究においては、そのような視点から研究された例はほとんどなく、おそらく、多成分系の生成物に至る途中段階は非常に複雑であり、解析することが難しいという先入観によるものと考えられる。しかし、生成物に無限の構造があるように思えてしまう印象と同様に、誤った印象であることを、今回、明白に示すことができた。
今回、およそ 120 度に湾曲した配位子とパラジウム(II)イオンとの自己組織化を対象として、その中間体

図 1：時間展開する動的な秩序化における中間体を、実験的に捕捉することに成功した。

1

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January, 2015

業績紹介：非環状骨格を持つ人工核酸 SNA の導入によるsiRNA の酵素耐性と RNAi 活性の向上"Enhancement of Stability and Activity of siRNAby Terminal Substitution with Serinol Nucleic Acid (SNA)"
Yukiko Kamiya, Junya Takai, Hiroshi Ito, Keiji Murayama, Hiromu Kashida, and Hiroyuki Asanuma
ChemBioChem,(2014),15, 2549-2555 DOI: 10.1002/cbic.201402369

神谷由紀子（名古屋大学
エコトピア科学研究所
・A02 公募研究代表者）

学修飾やミスマッチの導入により片方の末端領域を不安定化させることでアンチセンス鎖の選択性を向上させる設計が提案されている。これに対して本論文では、リボースの代わりにセリノール骨格を持つ人工核酸
SNA を導入し、センス鎖と RISC との相互作用を積極

タンパク質をコードしない RNA、いわゆるノンコー

的に阻害することを設計方針とした。

ディング RNA のうち、短い二重鎖 RNA である miRNA

これまで報告されている RISC の活性本体 Argonaute

や siRNA は RNAi 機構を通じて mRNA に作用し遺伝と siRNA の相互作用情報からヒントを得て、RISC に子発現を抑制する。人工合成した siRNA を用いれば、取り込まれるべきアンチセンス鎖の 5’末端のみ RNA

本機構を通じて望みのタンパク質の発現抑制を人為的のままにしておき、それ以外の 3 つの末端に SNA を導に操作することが可能であるため、医薬への応用が期入した siRNA を設計・合成した。この SNA-siRNA の待されている。

性能評価を行ったところ、期待通りの高いアンチセン

siRNA を実用化するためにはいくつかの課題があり、ス鎖特異性を示した。RNAi 効果が向上することも見

酵素耐性能の向上、非特異的な遺伝子発現抑制の回避、出した。さらに、酵素に対する高い耐性能を持ち合わ

デリバリーの効率化等を達成することが求められてい

せていることもわかった。また、SNA の導入数を検討る。これらを克服するためには化学的に機能性分子をしたところわずか 1 残基ずつの導入が最適であること導入した siRNA の開発が有効である。しかし、siRNAが明らかとなった。このように人工核酸と天然核酸をの活性化機構は、RNA 結合タンパク質や RNA 分解酵

組み合わせた新たな分子設計により、RISC の鎖選択性

素との相互作用・化学反応が密接に関係する複雑な過のあいまいさを克服することができ、siRNA の性能を程を経る。そのため siRNA に多数の修飾を施すと、劇的に向上させることに成功した。

siRNA が正しく機能しなくなってしまう。こうした背景のもと、私たちは酵素耐性の向上と高い RNAi 活性を両立する siRNA の開発を目指した。
siRNA は RNAi 関連タンパク質と結合して形成したRISC と呼ばれる複合体上で機能を発揮する。RNAi 活性を低下させる原因として、RISC 形成の際に本来取込まれるべきアンチセンス鎖ではなく、間違ってセンス
鎖を保持した RISC が形成されてしまうケースに着目した。この望まない RISC は非特異的な遺伝子発現抑制；オフターゲット効果をもたらす一因となる。一般
的に RISC の鎖選択性は、二重鎖 RNA の末端配列の安定性によって決定されており、RISC は不安定な 5’

図 1：SNA の導入により Argonaute による siRNA 認

末端をもつ鎖を選択すると考えられている。実際、化識を制御し siRNA の性能を向上させることが出来た

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January, 2015

業績紹介： 小胞体フォールディングセンサー酵素 UGGT による
基質認識メカニズムの構造的知見"Structural Insight into Substrate Recognition by the Endoplasmic Reticulum Folding-sensor
Enzyme: Crystal Structure of Third Thioredoxin-like Domain of UDP-glucose:Glycoprotein
Glucosyltransferase"
Tong Zhu, Tadashi Satoh, and Koichi Kato
Sci. Rep. 4, 7322 (2014), DOI: 10.1038/srep07322

佐藤匡史（名古屋市立大学 大学院薬学研究科・A03 計画研究分担者）には未だ不明な点が多く存在しており、その理解はほとんど進んでいなかった。
本論文では、UGGT による基質認識メカニズムの構造的知見を初めて得ることに成功した。すなわち、バイオインフォマティクス解析により、UGGT のフォー加藤晃一
（自然科学研究機構 岡崎統合
バ イ オ サ イ エン スセ ン タ ー ・A03 計画研究代表者）

ルディングセンサー領域は主に 3 つのチオレドキシン様ドメインから構成されることを見出した（図 1）。さらに、X 線結晶構造解析によって、3 番目のチオレド
キシン様ドメインの 3 次元構造を解明することに成功した。興味深いことに、このドメインは C 末端にフレタンパク質の主要な翻訳後修飾であるアスパラギン

キシブルなヘリックスを有し、疎水性パッチを露出し結合型糖鎖は、タンパク質の細胞内における運命を決た open 型と遮蔽した close 型のコンフォメーションを定する標識として機能することが明らかになりつつあ

とり得ることが明らかとなった（図 1）。以上の結果よる。特に分泌経路の入り口である小胞体には、構造形

り、UGGT がこのヘリックスを介して基質糖タンパク成に失敗したタンパク質を選別し、再生もしくは破壊

質をセンシングするメカニズムが推測された。

するための緻密な品質管理機構が備わっている。この小胞体品質管理システムは、タンパク質に結合した N型糖鎖の末端に付加されるわずか 1 残基のグルコース残基の有無を目印として、タンパク質の品質（フォールディング状態）を選別している。すなわち、フォー
ルディングが完成したタンパク質には、グルコース残基が付加されず、輸送系へと進むことになる。一方、フォールディングが未完成なものには、グルコース残基が付加され、レクチン—シャペロン複合体の標的となる。この品質管理システムにおいて、門番役として機能するのが UDP-グルコース糖タンパク質グルコース
転移酵素（UGGT）である。この酵素は、フォールディ
ングが未完成なタンパク質に対してのみグルコース残図 1 UGGT による基質糖タンパク質認識の概略図。

基を転移することで、フォールディングセンサーとしTrx3 ドメインの結晶構造（左上：close 型、右上：openての機能を果たしている。しかしながら、この品質管型）。UGGT のドメイン構造（中央）。UGGT が作用す理機構の中核を担う鍵酵素の分子認識および作動機構

るフォールディングが未完成な糖タンパク質（下）。

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January, 2014

国際高等研プロジェクト研究会「分子基盤に基づく生体機能への揺らぎとダイナミックネットワークの解明」報告命の仕組み
澤井 哲(東大総合文化)細胞運動にみる興奮性のダイナミクス12 月 15 日

寺嶋正秀（京都大学大学院
理学研究科・A01 計画研究代表者）

佐藤宗太(東北大) 高速回転する分子ベアリング

神谷由紀子(名大エコトピア科学) 光応答性 DNA デ

バイスを用いた遺伝子発現を制御する人工システムの開発
国際高等研プロジェクト研究会「分子基盤に基づく生

戸嶋 一敦(慶応理工)

体機能への揺らぎとダイナミックネットワークの解明」

光分解する化学的手法の開発と生物学的応用(Fluctuation and dynamical network for biological

高田十志和

function based on molecular science)(プロジェクト

ポロジー変換代表：寺嶋正秀)が 2014 年 12 月 14,15 日に国際高等研

総合討論

(東工大)

標的生体高分子を選択的に超分子ポリマーの組織化とトで開催された。この研究会は、「これまでにない学術の芽の発掘と育成」することを目標として、次世代の学

内容としては、タンパク質へのプローブ分子導入手術研究の展開のための研究プロジェクトを推進するも法の開発や、細胞分裂機構の解明、人工細胞を目指しのである。今回は、これからの新しい科学の分野を見た試み、有機化学を駆使した新しい機能を持つ分子開るために、「有機化学の観点から生物へ」というテーマ

発など、私にとって非常に新鮮で、そのアイデアになでセミナーを開催することにした。合成的手法を用いるほどと感心される内容が多かった。講演の後の質疑て生物の方へアプローチしている先生方と、もう少し討論の時間にもかなり予定時間をオーバーしてしまう生物よりの研究をされている先生方をかけ合わせ、「有ほどの質問が出て、議論が深まったものと思われる。

機化学」と「バイオ」のインタフェースにこれからのまた、他の参加者にお聞きしても、先端のお話を分か

新しい世界を見出そうという試みである。このために、りやすく魅力的に聞くことができて有意義であったと

本新学術領域研究の計画班・公募班メンバー以外に、いう感想が多かった。1 日目の終わりには広々としたこうした分野で先端的研究を推進されている先生方をロビーで懇親会が開かれたが、質疑の時間に聞けな講師として招待し、2 日間にわたって討論した。

かった問題などをもっと掘り下げて討論している光景もあった。

以下に、プログラムを掲載する。

もちろん、この研究会の目標としているような新しい学術の芽というものは、単発的に一つの問題を議論

12 月 14 日
寺嶋正秀
浜地格
山口浩靖

して出てくるものではなく、様々なテーマを長い年月(京大院理) 趣旨説明

(京大院工)タンパク質の生細胞有機化学(阪大院理)

分子認識に基づく機能開拓－をかけて議論する中で初めて達成できるものである。
つまり、本研究会ですぐに見つかるようなものではな
いが、今後この研究会で考えたことを熟成させていき、生体系と人工系のコラボレーション

将来的に新しい「芽」につながるようなことがあれば、松村浩由

目標は達成したと言える。

(阪大院工)

細菌の細胞分裂ダイナミクスの構造機能相関解析
松浦友亮(阪大院工)

なお、今回の研究会の講演者として、本新学術の A02
in vitro で生体分子を使って班メンバーが多かったためもあり、1 日目の夜に本新組み上げる生命システム

学術の A02 班有志による共同研究打ち合わせの会議が菅原正開催されたことを付け加えておく。

(神奈川大) 人工細胞の構築で見えてくる生

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January, 2014

研究会の様子(左)と A02 班有志の共同研究打ち合わせの懇親会(右)新学術領域「動的秩序と機能」
今後の活動予定
1.

2.

女子中高生のためのサイエンスカフェ
日時：2015 年 3 月 21 日（土）場所：東京大学駒場キャンパス内 21

KOMCEE 303 教室

全体班会議
日時 : 2015 年 8 月 4 日（火）～6 日（木）場所 : 兵庫県立淡路夢舞台国際会議場
http://www.yumebutai.org/

52.

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January, 2015

アウトリーチ活動報告
うに先端に近い分野の話をするかはいつも頭を悩ます

寺嶋正秀（京都大学大学院
理学研究科・A01 計画研究代表者）

ものである。なるべく「眠くならない」講演を心掛けている。今回は、発光の話からレーザー技術、タンパ
ク質の基礎から本新学術領域研究「動的秩序」のさわりまでを話して、現代の科学がどのように進んでいるかを感じてもらえるような構成にした。

2014 年 11 月 6 日に香川県高松西高校のパワーアッ
ププロジェクトの講演会で講演し、理系の 3 年生全員を対象にアウトリーチ活動を行った。高校 3 年生では、大学受験のために、すでに化学・物理・生物を分けて学んでいるが、学生によって選択科目がばらばらであることと、大学やさらに進んだところでは化学・物理・生物の垣根なく分野融合が進んでいることを教えるた
めに、その 3 分野を融合した講演を行った。これは現在の私の研究が、「物理化学」を用いた「生体」分子の研究であることとよい対応をしているので、自分の体験をもとに話ができることも関係しているし、また新学術領域研究の目指す分野融合という目的とも合致しているといえる。
近年、毎年こうした高校生向けの講演をしているのだが、高校生レベルでは、物理ではニュートン力学と量子力学のほんの入門、化学では気体の状態方程式や無機・有機化学の基礎ぐらいしか勉強していないし、こうした講演会をしたときに、いつも聴衆にどれぐ
らいわかってもらえたのか心配になるが、高校の先生が、講演の後で学生たちに感想文を書いてもらっていた。それによると、「自分は物理・生物の選択で物理を選択しているので、生物にあまり興味をもっていな
かったが、今回の講演を聞き、生物に興味をもつことができた。」とか、「先生と私たちの違うところは身の回りのあらゆる事象に対して懐疑することだと思った
ので、物理の現象や化学の現象で、教科書の内容（公式）を丸暗記という勉強法ではなく、自分なりに深く探究して、自ら学ぶ姿勢というものをこれからの受験
勉強にも生かしていきたいと思います。
」、「先生が話されていたように、何かを究めるのにつけても、基礎的な学力は必要なのだということを痛感した。今日の講演を聞いて、物質の見方を変えてみようと思いました。
」という感想があり、私の意図したところが伝わっていたかなと、安心した。

この時期の 3 年生は大学入試の問題を解くということに目が向いているものなので、そうした学生にどのよ6

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January, 2015

また、カーボンナノチューブを使って 1 分子 DNA の配列を読み取る次々世代シークエンサーのシミュレー
ションをした Art E. Cho (Korea Univ) など、合わせ国際学会参加報告て 8 人の理論の講演があって韓国における理論研究の活 発 さ を 表 し て い ま し た 。 な か で も 、 Sihyun Ham(Sookmyung Women’s Univ) は 分 子 動 力 学 計 算 と神谷由紀子（名古屋大学・エコトピ
ア科学研究所・A02 公募研究代表者）

3D-RISM 計算を組み合わせて蛋白質の水和を計算し、総電荷がマイナスの蛋白質では蛋白質に向かって水分子の水素が配向する水和の傾向があるため、電荷を持笹井理生（名古屋大学大学院工学研
究科計算理工学専攻・A03 公募研究代表者）

たない残基をプラス電荷の残基に置換すると蛋白質は不安定化すること、逆に、総電荷がプラスの蛋白質にマイナス電荷の残基を導入すると不安定化することな
ど、水和の顕著な効果を明快に説明しているのが注目

第 7 回日韓生体分子科学セミナー：実験とシミュされました。

レ ー シ ョ ン （ The 7th Korea-Japan Seminars on

実験では、Weontae Lee (Yonsei Univ) による、膜Biomolecular Sciences: Experiments and Simulations）

タンパク質である GPCR 受容体の 1 つ、MC4R の構造とが、2014 年 11 月 26－28 日の日程でソウルの Korea

機能を NMR で調べる話など、結晶解析、NMR、生化学的

Institute for Advanced Study (KIAS) で開かれまし

な方法を組み合わせた講演が 7 件あり、韓国の蛋白質

た。このセミナーは、これまで交代に開催地を日本と科学のレベルの高さを示していました。新しい方向の韓国として、分子科学研究所と KIAS が日韓それぞれの研究報告として、細胞内の RNA polymerase の分子数揺窓口となって開かれてきた研究会です。今回で 7 回目

らぎが遺伝子活性の揺らぎの要因のひとつであることですが、前回 6 回目からは新学術｢動的秩序と機能｣がを、定量的で明瞭な仕方で表した Nam Ki Lee (POSTECH)

共催しています。韓国から 17 人、日本から 15 人の講による講演 がありました。また、 Seok-Cheol Hong

演者があり、そのうち 8 人が｢動的秩序と機能｣の班員(Korea Univ) は、磁気ビーズを使って DNA に加える張でした。

力を調節することにより、Z-型 DNA（左巻きのジグザ

KIAS は数学と理論物理学、計算科学の研究所で、京グ鎖）と通常の B-型 DNA の間を転移する 1 分子ダイナ

大の基礎物理学研とちょっと似た感じの研究所ですが、ミクスを追跡したり、i-モチーフと呼ばれる 4 本鎖のセミナーの韓国側オーガナイザーの Jooyoung Lee は、構造ができるダイナミクスを調べる報告をして、参加

KIAS の計算科学部門で蛋白質構造の計算をするグ

者の興味を惹きました。

ループを率いています。Jooyoung Lee の講演は、蛋白質立体構造予測の国際コンテスト

日本側は、班員の講演があった他、新学術領域のア(Critical

ドバイザ－である桑島邦博先生が、KIAS のメンバーとAssessment of techniques for protein Structureの共同研究として、二状態フォールディング転移を示

Prediction，CASP) に参加した結果の報告でした。今す蛋白質も、中間体を含んで三状態以上のフォール

年の CASP の評価会議が 12 月にメキシコで開催されまディング転移を示す蛋白質も、どちらもフォールディすが、Jooyoung Lee は CASP のいくつかの評価部門のング速度 kf はコンタクトオーダーNc と μ≈ 3 として

う ち 、 Template-Based Modeling 、 Free Modeling 、

kf ∝ Nc － μ の関係があること、ただしコンタクト

Contact-Assisted Modeling の 3 部門で招待講演をす

オーダーの定義は二状態転移を示す蛋白質と三状態以ることになったということです。彼の Free Modeling上の転移を示す蛋白質では異なることなど、興味深いの方法には、筆者（笹井）との共同研究の成果も活か

けれどまだ説明がついていない、不思議な結果を報告されているので嬉しい知らせです。セミナーでは、されました。

Jooyoung Lee の共同研究者たちの講演のほか、立体構

タンパク質の構造解析をされているグループからの造予測では Chaok Seok (Seoul Univ) の講演があり、話題では、様々な酵素を題材にしてその反応機構や基7

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January, 2015

質認識特異性の構造基盤が解かれていました。新学術

彼の手法では、GV に脂質成分の前駆体分子とそれをの領域代表である加藤晃一先生からは糖タンパク質の構成成分へと変換させる触媒分子を導入することで、細胞内品質管理に関わる酵素の糖鎖認識機構が解説さ

脂質成分の増殖に伴う GV の分裂現象を引き起こすのれました。タンパク質の酸化的フォールディングに関ですが、さらに GV 内に DNA の自己複製系を入れ込むこ

わる酵素群の解析をされておられる稲葉謙次先生(東とで DNA のポリアニオンの性質がカギとなって分裂ス

北大)は、中心的に働く酵素 Ero1、PDI に加えて、Prx4、ピードが上昇するという興味深い知見をお話しされま

P5、ERp46 との分子間ネットワークを結晶構造解析、した。

モデリング、小角散乱の手法を使って明らかにし、ジ

こんなふうに日韓どちらの研究も期せずして、蛋白スルフィド結合の形成機構における役割を説明されま質の構造と反応の研究を基盤として、生体分子の相互した。古川良明先生(慶應大学)は金属タンパク質で抗作用と複合体、そしてシステムの機能とダイナミクス

2+酸化酵素である SOD1 の Cu 、Zn の取込みについて生へと理解を拡げてゆく方向が現れていたように思いま

化学的な解析をされており、これらの金属イオンの取す。セミナーの間、韓国側の人たちはホストとして、込みはタンパク質のフォールディングと分子内のジス

日本側の参加者に様々な気配りをして親交を深める努

ルフィド結合形成がカップルしたものであると報告さ力をされていたことに深い印象を受けます。韓国料理

れていました。その他に分子研の青野重利先生のグの定番の辛味が苦手な参加者に気遣われて辛くない料

ループからヘムタンパク質についての発表が二件あり理のアレンジもなさってくださいました。おかげでました。ある種のグラム陽性菌はヘモグロビンからヘ様々な絶品韓国料理を味わうことが出来ました。また

ムを奪い鉄イオンを獲得するシステムを備えているそ会議の運営など KIAS の体制も、国際集会をバックアッ

うで、このシステムにおいてヘムをトランスポータにプできるように準備されていることも印象的です。夜

受け渡す手前で機能するタンパク質に関して、ヘムのには、カラオケに繰り出して、日韓の歌謡曲やポップ

結合様式と受け渡し機構の関係について村木先生が説

音楽を夜中まで歌ったり、焼き肉で盛り上がったり、明されました。青野先生はニトリル化合物を産生する

日本と韓国の研究者が親交を深める機会となりました。

ヘム結合性の酵素の結晶構造解析により、本酵素によこうして次第にだけれども、近い国どうしの様々な交るアルドキシム脱水反応の機構を解説されました。

流や協力が進んで行けば、１＋１＝２以上の良い効果

2+

新鮮な話題として人工的な細胞を構築しようと研究をつくるのではないかなと思います。

されている栗原顕輔先生(岡崎統合バイオ)はジャイア
ントベシクル(GV)を使って細胞分裂様現象を実現されていました。

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台湾訪問記

奥村久士
（分子科学研究所
計算科学研究センター
・A03 公募研究代表者）
11 月 25－27 日に台湾を訪問した。台湾にはよく行く。学生時代に初めて旅行して以来、今回で 22 回目の訪問だ。もちろん、私としては最も多く訪れている国である。妻との初めての海外旅行も台湾だった。直行便なら 4 時間ほどで着いてしまう。時差は 1 時間しかないし、この時期は暑くも寒くもない、しかも雨の少ない快適な季節である。今回も直行便で中部国際空港
から台北に飛ぼうとしたら、満席で予約できず、成田経由で渡航することになった。最近は近くて親日的、
料理もおいしいということで、日本人旅行者が台湾に多く流れていると聞く。また最近の円安傾向で日本を訪れる台湾人も増えているらしい。日本政府観光局の発表によると 2014 年上半期の訪日旅行者数を地域別にみると、台湾からの旅行者数が韓国を抜いて最も多くなったという。日台の交流が深まるのは喜ばしいが、
そのあおりを受けてか若干時間のかかるフライトとなった。
今回の訪台の目的は 2 つある。1 つは以前から共同研究をしている中央研究院物理研究所（写真 1）の胡進錕教授との研究打ち合せ。もう 1 つは本新学術領域の評価委員も務めていらっしゃる國立交通大學の増原宏講座教授を訪ね、増原研でセミナーをさせてもらうことである。

写真 1：中央研究院物理研究所の外観。
台湾訪問初日は台北にある中央研究院物理研究所を訪ね、まずセミナーを行った。最近我々の研究室で開発したレプリカ置換法（詳細は本ニュースレターの2014 年 12 月号を参照）について発表した。これまで
胡先生とはポリグルタミンの 2 量体化のレプリカ交換
分子動力学シミュレーションについて共同研究を行ってきた。別のタンパク質の凝集について今後も共同研究を続ける予定であるが、その際にレプリカ交換法に代わってレプリカ置換法を用いようということで意見が一致した。
翌日は台湾高速鉄道で國立交通大學のある新竹に向かった。台湾高速鉄道は日本の新幹線の車両技術が輸出された初めての例である。そのため台湾新幹線とも呼ばれる。車両は日本の新幹線 700 系の改良型（700T型）なので日本の新幹線とほとんど同じに見える（写真 2）。白黒写真で見たら区別がつかないのではないかと思うほどである。乗車していると東海道新幹線に乗っているかのような錯覚を覚えることすらある。台湾にいるとふっと日本にいるかのような錯覚を覚える
ことは他にもよくある。例えば、台湾の地方都市の駅舎には日本統治時代のものが今でもそのまま使われているところが多い。そのような場所に行くと昔の日本の国鉄の駅舎を彷彿とさせるような郷愁を感じる。100
年たっても使える立派な建物を建てた当時の日本人とそれを大事にメンテナンスしながら今日まで使ってきた台湾人、両国の先人たちに敬意を抱かずにはいられない。そのようなことを思いながら台湾新幹線に乗っていると 30 分ほどで新竹駅に到着した。そこからタク
シーで 15 分ほどのところに國立交通大學はある。

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January, 2015

写真 3：國立交通大學にて中村宏樹先生と。
写真 2：新竹駅に到着した台湾高速鉄道（台湾新幹線）。
國立交通大學に到着して増原先生にご挨拶したあと、午後は増原研でセミナーをさせていただいた。増原
先生は本新学術領域の評価委員でいらっしゃるし、前

学内の何人かの先生たちと個別にディスカッションさ分子研所長の中村先生もいらっしゃるだろうと思ってせていただいた。そのうちの一人が分子研前所長の中いたので、今回のセミナーに当たっては事前に入念に村宏樹先生である（写真 3）。中村先生は私が分子研に準備し、所長ヒアリング（分子研では毎年の研究室予助手として着任した時（2002 年 10 月）の理論研究系

算は所長ヒアリングで決まる）に臨むくらいの覚悟での主幹かつ人事部会長であり、准教授として着任した

國立交通大學を訪問した。アミロイドベータペプチド時（2009 年 5 月）の所長を務められていたので、私がの 2 量体化とアミロイド線維の破壊に関する分子動力

分子研の職に応募した際には 2 回とも面接に出席され学シミュレーションについて発表した。理論化学で有ていた。私を 2 回分子研に採用していただいた恩人で名な林聖賢講座教授もお越しくださり、興味深い話もある。中村先生は分子研の所長を退任された後、國だったとおっしゃっていただいた。その他、國立交通

立交通大學で研究を続けられているので、國立交通大大學の研究者とも交流を持てて、有意義な経験となっ學を訪問する際には是非お会いしたいと思っていた。

た。

所長を退任された今でも研究を続け、半古典分子動力

その後、増原先生としばらく研究打ち合わせを行っ

学法のプログラムをご自分で開発されているそうだ。

た。ご存じの通り増原先生は世界的に著名な先生であ

中村先生の研究に対する情熱に頭が下がる思いである。

るにもかかわらず、偉ぶることはなく、とても気さく

中村先生とは親日国である台湾のありがたさや重要性にお話しさせていただけた。まずレーザートラッピンについてもお話しした。中村先生は台湾に対する正しグの基礎を教えていただき、レーザートラッピングでい認識を持っていない日本人が多いことを嘆いておら

アミロイド線維を作れるという最近の発見について興れた。同感である。また、チャンネル桜の台湾チャン

味深く拝聴した。分子動力学シミュレーションで何かネルというテレビ番組など共通の興味を持っているこ

しら関係のある研究ができないかとの議論で盛り上がとを初めて知り驚いた。台湾について話しているうちり、楽しい一日となった。共同研究のきっかけになれにあっという間に時間がたってしまった気がする。

ばと思い、シミュレーションの実施手順について考えながら台湾新幹線に乗って台北に戻った。

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January, 2015

私が行ったので、そのデータをもとに胡先生たちのグ
ループでどのような解析を行うかという点について具体的な検討を行った。今後の方針が決まったところで、中央研究院を後にし、帰国の途に就いた。

写真 4：國立交通大學にて増原宏先生と。
その日の晩は台北の鼎泰豊で増原先生おすすめのト
リュフ入り小龍包を初めて食べた（写真 5）。通常の小龍包は 1 個 20 元（約 76 円）だが、トリュフ入りだと
1 個 90 元（約 342 円）もする。トリュフ入りを注文す
るとわざわざ店員さんが来て食べ方を説明してくれる。

写真 6：中央研究院物理研究所にて、胡進錕先生（左）、謝宇欣さん（中央）と。

普通は黒酢と醤油につけて食べるのだが、トリュフ入

今回の台湾訪問は 2 泊 3 日のあわただしいものでり小龍包は何もつけずにそのまま食べることを薦めらあったが、当初の目的であった中央研究院の胡進錕先れた。見た目は普通の小龍包と同じだが、トリュフが生との共同研究を進めることができたし、國立交通大入っているため黒いものが透けて見える。薄い塩味で、學を訪問して増原宏先生、中村宏樹先生と議論するこ口に入れるとトリュフの香りが口中に広がる。今回のともできた。特に増原宏先生と共同研究のきっかけに台湾訪問で一番おいしかった。おいしいものを食べらなりそうな議論が弾んだことは収穫である。また近いれることも台湾訪問の魅力の一つである。

うちに 23 回目の台湾訪問をしたいと思っている。

写真 5：鼎泰豊のトリュフ入り小龍包。
最終日は午後のフライトで帰国する予定だったので、午前中は再び中央研究院の物理研究所を訪ね、胡進錕
先生と大学院生の謝宇欣さん（写真 6）と今後の共同研究の進め方について議論した。ペプチドの 2 量体化についてレプリカ置換分子動力学シミュレーションを11

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クティック分子動力学法も開発しました。水分子にこの手法を応用した場合、時間刻み幅を 4 fs に設定した受賞報告

場合でもハミルトニアンはよく保存するようになります。従来の方法では通常 0.5‐2 fs に設定されますが、これよりも長く設定でき，高速かつ安定にシミュレー
ションを行うことが可能になります。そのためタンパ

奥村久士（分子科学研究所
計算科学研究センター
・A03 公募研究代表者）

ク質や水分子の分子動力学シミュレーションを高速化するために有効な手法です。
最近ではこの新学術領域研究のテーマとしてアミロイド線維の形成、破壊の分子動力学シミュレーションに取り組んでいます。超音波を使ってアミロイド線維

このたび「生体分子系、液体系における分子動力学を破壊する実験報告がいくつかなされているので、アシミュレーション手法の開発と応用」に関する研究でミロイド線維に超音波をかけた非平衡分子動力学シ

分子シミュレーション研究会学術賞を受賞いたしましミュレーションを行いました。その結果、圧力が負にた。大変光栄に存じます。授賞式および受賞講演はなった時にアミロイドの周りに気泡が生じ、圧力が再2014 年 11 月 13 日に行われました。これまでご指導いび正になると気泡が崩壊し水滴がアミロイドにぶつかただいた慶應義塾大学の米沢富美子先生、故能勢修一

る時にアミロイドが破壊されることがわかりました。

先生、東京大学の伊藤伸泰先生、名古屋大学の岡本祐

今後、アミロイド線維の核生成、伸長という動的な秩

幸先生、諸先輩方、共同研究者の方々、および常に興序形成過程の全容を明らかにするためのシミュレー

味深い研究成果を出し続けてくれている私の研究室メション研究に取り組んでいきたいと考えています。

ンバーに深く感謝いたします。また選考に関わってくださった先生方に厚くお礼申し上げます。

今回の受賞を励みにこれからも精進を重ね、分子動
力学シミュレーションによる分子科学の発展に少しでこの賞は分子シミュレーションに関する研究においも貢献できるよう努力してまいりたいと思います。特て、その業績が顕著であると認められた満 40 才以下のにこれまで培ってきた分子シミュレーションの技術を個人に授与される賞です。今回の受賞は私が大学院生

興味深い系になるべく多く応用すべく実験研究者ののころから今まで取り組んできた一連の研究を評価し方々との共同研究を進めたいと思っています。今後とていただいてのことと思っています。

も皆様のご指導、ご鞭撻を賜りますようよろしくお願

私が開発したマルチバーリック・マルチサーマル分

いいたします。

子動力学法では加熱、加圧による物性の変化を正しく調べることができます。この手法をアラニンジペプチ
ドやシニョリンに応用して、各構造間の部分モルエン
タルピー差と部分モル体積差を計算したところ，実験
結果と良く一致しました。部分モルエンタルピー差と部分モル体積差は各構造の存在確率がそれぞれ温度と圧力によりどのように変化するかを示す重要な物理量です。これらの物理量を分子シミュレーションで求められるようにしたのは本手法が初めてです。他にもタンパク質の圧力変性には実験だけではよくわからない現象がまだたくさんあります。今後、分子動力学シミュ
レーションにより詳細な変性メカニズムを解明したいと思っています。
また温度一定の条件下における剛体分子のシンプレ授賞式にて分子シミュレーション研究会会長の岡崎進
名古屋大学教授（左）と。

12

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January, 2015

最近の動き

7.

K. Urayama*, S Cong, T. Saeki, S. Uratani, T.

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Soft Micro-hydrogel Particles”, Soft Matter, 10,

Yamato, E. Muneyuki, H. Noji, *T. Murata, *R. Iino,

9486-9495, (2014), 10.1039/c4sm01841a“Torque Generation of Enterococcus hirae V-ATPase”
J. Biol. Chem., 289, 31212-31223, (2014),

8.

10.1074/jbc.M114.598177

W. Han, M. Yamauchi, U. Hasegawa, M. Noda, K.
Fukui,

A.J. van der Vlies, S. Uchiyama, *H. Uyama,“Pepsin Iimmobilization on an Aldehyde-modified
2.

H. Tabe, T. Shimoi, K. Fujita, S. Abe, H. Ijiri, M.

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Inorg. Chem., in press, (2014), 10.1021/ic502159x

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K. Matsumoto, H. Ijiri, N. J. M. Sanghamitra, H.
Tabe, H. Ando, M. Kiso, H. Mori, S. Kitagawa, T.

11. H.-L. Chiang, C.-J. Chen, H. Okumura, *C.-K. Hu,

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Indicated by Crystal Structure-based Molecular

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13

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Newsletter Vol. 17

January, 2015

13. Y. Hiraide, K. Oshima, T. Fujisawa, K. Uesaka, Y.
Hirose, R. Tsujimoto, H. Yamamoto, S. Okamoto, Y.

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晶、”最新マイクロ波エネルギーと応用技

Nakamura, K. Terauchi, T. Omata, K. Ihara,術”第 1 章「マイクロ波の基礎」、第 3 節「電磁M.Hattori, *Y. Fujita, “Loss of Cytochrome cM

場相互作用の NMR による研究」、（2014)、吉川

Stimulates Cyanobacterial Heterotrophic Growth in編

the Dark”,

ISBN:978-4-915957-94-9 C3053

Plant Cell Physiol., in press (2014),

昇（産業技術サービスセンター）

10.1093/pcp/pcu165
2. 飯野亮太, 中村彰彦, 五十嵐圭日子, 鮫島正浩
14. K. Takahashi, S. Kanno, *K. Mizuno, “Activation of“１分子計測からわかるエクソ型セルラーゼの分

Cytosolic Slingshot-1 phosphatase by子機構”生物物理．54, 318-320 (2014)

Gelsolin-generated Soluble Actin Filaments”,
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3. 鈴木大介: 「ゲル微粒子の自己組織化」(2014), 10.1016/j.bbrc.2014.10.108

新版ゲルテクノロジーハンドブック、エヌ・
ティー・エス、pp186-193 (2014)

15. K. Kumazaki, T. Kishimoto, A. Furukawa, H. Mori, Y.
Tanaka, N. Dohmae, R. Ishitani, *T. Tsukazaki, O.

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membrane protein chaperone and insertase”, Sci Rep.,

医学のあゆみ, 251 (5), pp. 365-370, (2014),

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16. D. Fujita, H. Yokoyama, Y. Ueda, S. Sato, M.

5.

T. Yamaguchi, K. Kato“Paramagnetism-

Fujita, “Geometrically Restricted Intermediates

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M12L24

Cuboctahedral Complex”, Angew. Chem. Int.

oligosaccharides”, Glycoscience: Biology andEd., in press (2014), 10.1002/anie.201409216

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Seeberger, and C.-H. Wong ed. Springer

17. T. Zhu, T. Satoh, K Kato, “Structural Insight(Japan), Vol.1, pp 137-145, 2015,

into Substrate Recognition by the Endoplasmic

10.1007/978-4-431-54841-6_101

Reticulum Folding-sensor Enzyme: Crystal
Structure of Third Thioredoxin-like Domain of
UDP-glucose:Glycoprotein

受賞報告

Glucosyltransferase”, Sci. Rep. 4, 7322, (2014),

奥村久士

10.1038/srep07322

2014 年 11 月 13 日に、「生体分子系、液体系における分子動力学シミュレーション手法の開発と応用」に関

18. 馬場健太郎, 浦崎明宏, 稲垣直之, ラージゲル
プロテオミクスを基盤とした神経細胞の軸索形
成とガイダンスの解析, 電気泳動する研究で分子シミュレーション研究会学術賞を受賞

58, 49-52(2014)

14