新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 40平成 28 年 12 月

業績紹介：QMMM metadynamics 計算によるマルトーストランスポーターのATP 加水分解機構の解明
櫻井 実（東工大・A01 公募研究代表者）

トンが Glu159 に移動することが判明した。すなわち、この反応は Glu159 を触媒塩基とする典型的な一般塩論 文 題 目 ： "ATP Hydrolysis Mechanism in a Maltose

基触媒反応である。最後に、この反応に関与する水分Transporter

子は、lytic water のみであることも示した。

Explored

by

QM/MM

Metadynamics

さらに、われわれは、His192 から無機リン酸(Pi)への

Simulation"
著者：Wui-Lin Hsu, Tadaomi Furuta, Minoru Sakurai

プロトン移動、Lys42 からβ-リン酸へのプロトン移動

雑誌巻号：J. Phys. Chem.B 120, 11102-11112 (2016).

が起こることを見出した。これらは生成物の逆反応を防ぐためのメカニズムであると解釈された。

ABC トランスポーターは ATP の加水分解エネルギ
ーを使って基質を輸送していると考えられるが、その加水分解反応のメカニズムについては不明な点が多い。
本研究では、マルトーストランスポーターのヌクレオ
チド結合ドメイン内で起こる ATP 加水分解反応を、
QMMM metadynamics 計算により調べた。
タンパク質中での ATP 加水分解については、以下の３つの論争点がある。第一に、反応は associative モデ
ルに従うか、それとも dissociative モデルに従うか。前者では、末端リン酸原子と lytic water（反応に直接関与する水）の結合が末端のリン酸無水結合の開裂の前に起こる。後者では、リン酸無水結合の開裂が lytic waterのγ−リン酸への求核攻撃より先に起こる。

第二に、

lytic water からプロトンを引き抜く触媒塩基は何かと

CV=dist1－dist2

いう問題である。候補としては、ATP のγ−リン酸それ
図1

自身（substrate-assisted catalysis モデル）、あるいは近傍の Glu または Asp 残基（general base catalysis モデル）

ATP 加水分解反応の自由エネルギープロフ
ァイルと反応座標があげられる。第三に、ATP 加水分解には何個の水分子が関与するか。これについては、1 分子と 2 分子のモデルがある。
われわれは上の論争点に対し解答を得るため、図 1（下）に示すように反応座標 CV を設定し、QMMM
metadynamics 計算を行った。その結果、図 1 上に示す
加水分解の自由エネルギープロファイルが得られた。
活性化エネルギーと反応エネルギーの計算値は、それぞれ 10.5 kcal/mol、-3.3 kcal/mol となり、対応する実験値（16.3 kcal/mol, -7.3 kcal/mol）に近い値が得られた。
遷移状態の構造を図 2 に示す。これから分かるように、γ−リン酸とΟ3Β間の結合はすでに切れて、γ−リン酸部位は三角形の形をとっているが、lytic water との結合 は ま だ 形 成 さ れ て い な い (2.5Å) 。 こ の 結 果 は 、dissociative モデルが妥当であることを示している。遷

図 2 遷移状態の構造移状態から生成物が生じる過程では、lytic water のプロ

の拡大図

297

左上は Mg2+イオン周辺

新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 40平成 28 年 12 月

業績紹介：和周波発生分光が明らかにする TMAO の両親媒性
大戸 達彦（阪大・A01 公募研究代表者）

告された最近の結果[2]とも一致している。界面でのTMAO の分布については、TMAO が空気に近い領域か

論文題目："Unveiling the Amphiphilic Nature of TMAO by

ら排除され、界面近傍のバルク水領域にしか現れない

Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy"という J. Mondal らの考察に対し、一部のメチル基は空気に突き出していることが明らかになった。これら

著 者 ： Tatsuhiko Ohto, Ellen H. G. Backus, Wataru

は、TMAO の親水・疎水性を理解する上で重要である。

Mizukami, Johannes Hunger, Mischa Bonn and Yuki Nagata

本研究では、C-H 伸縮振動ピークをアサインするた

雑誌巻号：J. Phys. Chem. C 120, 17435 (2016).

めに非調和振動解析を用いた。メチル基の C-H 伸縮振動には対称・面内反対称・面外反対称の３つの振動モ

トリメチルアミンオキサイド（TMAO）は、親水的ードが存在するほか、フェルミ共鳴による対称伸縮振な NO 基と疎水的なメチル基を持つ両親媒性分子であ動ピークの分裂も考慮する必要がある。近年開発が盛り、浸透圧調節物質として知られる。また、タンパクんに行われている振動自己無撞着場（VSCF）法、post-

質のフォールディングを助ける働きがあることでも知VSCF 法では、気相での計算から、従来のようにスケられているが、そのメカニズムは完全に解明されてはーリング係数に頼らない振動数と、フェルミ共鳴ピー

いない。タンパク質の２次構造は、水（水素結合）がクの位置を求めることができる。共著者の一人である

媒介する相互作用と、タンパク質側鎖の疎水的な力に九州大学の水上渉助教が行った非調和振動解析から、よって安定化される。そのため、水と疎水的な媒質のメタノールのメチル基と比べて、TMAO では面内・面間に置かれた TMAO の振る舞いを分子レベルで理解

外反対称振動の振動数の高低が逆であること、フェルすることは重要である。水・空気界面は最も基本的なミ共鳴による分裂は小さいことが明らかになり、正確

水・疎水性界面の一つであり、TMAO の両親媒性を調なピークのアサインが可能となった。SFG は界面選択

べるのに適した界面である。

的であるが故に多数のピークも検出してしまうことか

TMAO 水溶液・空気界面は和周波発生（SFG）分光

ら、非調和振動解析と SFG シミュレーションの融合は法によって測定がなされてきたが、TMAO の界面での今後重要性を増すと考えられる。

分子の方向、また TMAO が水の一番空気に近い層に現れるのか、界面近傍のバルクに近い水の層にしかいな
いのかは、見解が分かれている[1,2]。
本論文[3]では、第一原理分子動力学法による SFG シ
ミュレーションとヘテロダイン検出 SFG 分光法を組み合わせ、水・空気界面における TMAO の配向を明らかにした。図に示すように、SFG スペクトルは C-H 伸
縮振動に由来する強い負のピークと反対称伸縮振動に由来する弱い正のピークからなり、実験とシミュレー
ションで周波数のわずかなずれを除いてよく一致する。

図（左）TMAO 水溶液・空気界面の模式図、（右）第一

C-H 対称伸縮振動の場合は、O-H 伸縮振動の場合と異原理分子動力学シミュレーションによって計算されたなり、負のピークは H が空気向きの配向を取っている

SFG スペクトルと、実験により測定された SFG スペクことを示す。これはメチル基と OH 基で超分極率の符

トルの比較。

号が異なることに由来するが、分子動力学シミュレー
ションからも、空気向きの C-H の配向が負のピークを

引用文献

生み出すことからも確認できる。P. Cremer らの測定デ[1] L. B. Sagle et al., J. Am. Chem. Soc. 133, 18707 (2011).

ータ[1]は正しかったが、ピークの符号の解釈に誤りが[2] M. Ahmed et al., J. Phys. Chem. C 120, 10252 (2016).

あったことが明らかになった。水・空気界面における[3] T. Ohto et al., J. Phys. Chem. C 120, 17435 (2016).

TMAO の配向については、J. Mondal のグループから報298新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 40平成 28 年 12 月

業績紹介：被覆型有機金属分子ワイヤの電荷輸送：
柔らかな炭素‐金属結合が生み出す高移動度
大戸 達彦
寺尾 潤

（阪大・A01 公募研究代表者）（東大・A03 公募研究代表者）

比較的簡単な計算方法から移動度の定性的な差が記述できたことで、今後はこの計算を分子合成の前のスクリーニングとしても用い、高移動度の分子ワイヤを探論 文 題 目 ： "Enhancement of Carrier Mobility through

索することが期待できる。

Deformation Potential in Metal-Containing Insulated

最後に、本共同研究を行うきっかけとなった本新学

Molecular Wires "術領域に感謝する。

著者：Tatsuhiko Ohto, Hiroshi Masai, Jun Terao, Wakana
Matsuda, Shu Seki, Yasushi Tsuji, and Hirokazu Tada
雑誌巻号：J. Phys. Chem. C 120, 26637 (2016).
寺尾グループでは、導電性高分子をシクロデキスト
リンで被覆することで炭素ワイヤどうしの接触を防ぎ、キャリア移動度や発光特性を高める研究を進めている。
近年では、自己修復・燐光発光等の機能を持った遷移金属錯体を分子ワイヤに導入し、高機能かつフレキシ
ブルな分子ワイヤを合成している[1]。しかし、金属錯体の導入によってキャリア移動度が低下してしまうという問題があり、移動度をコントロールするための分子設計が課題であった。その解決策の 1 つとして理論計算を用い、どのような炭素骨格と金属錯体の組み合
わせが高移動度を生むかを調べる必要がある。
本研究では、寺尾グループで合成された被覆型分子ワ
イヤに対して第一原理計算を行い、キャリア移動度の評価を行った。図に示したように、Ru(II)ポルフィリン
ピリジル・Pt(II)アセチリドを遷移金属錯体部位として有する２種類のワイヤを比較した。移動度の評価方法はいくつか存在し、原子間の飛び移り積分をパラメー
タ化し、量子ダイナミクスを解く方法がよく用いられている[2]。しかし今回は移動度を決めるパラメータを
抽 出 す る た め 、 deformation potential (DP) モ デ ル 、Marcus 理論の二つを用いて移動度の評価を行った。DP図

モデルはバンド伝導極限を想定し、長い鎖のバンドのdeformation potential の比較。

今回調べた 有機金属分子ワ イヤの構造 式と、有効質量と、鎖が伸縮した際のバンド端の変化 (DP)より移動度を求める。Marcus 理論では、ホッピングサ

引用文献

イト間の飛び移り積分とサイトの再配向エネルギーよ[1] J. Terao, Single-Molecule Electronics -An Introduction

り移動度を求める。いずれのモデルにおいても、Ru ワ

to Synthesis, Measurement and Theory- M. Kiguchi (Ed.),

イヤは Pt ワイヤよりも高い移動度を示した。Ru ポル

Springer, 2016, p 141-164.

フィリンと炭素骨格の波動関数の混成は弱いが、それ[2] J. Terao et al., Nat. Commun. 4, 1691 (2013).

が逆にホールの輸送に伴う構造変化のショックアブソ[3] T. Ohto et al., J. Phys. Chem. Cーバーとなり、移動度を高めることが明らかになった。

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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
	
  	
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平成 28 年 12 月

業績紹介：タンパク質のフォールディング過程における不均一性の解析
森 俊文	
  （分子研・A01 公募研究代表者）

ネルギー面から詳しく調べたところ、アンフォールデ
ィングが N 末端側から始まる遷移経路と C 末端側から

論 文 題 目 ： "Molecular Mechanism Behind the Fast

始まるものの 2 つが見つかった（図 2a）。さらに、遅Folding/Unfolding

い遷移過程では、天然状態では存在しない局所的に安TransitionsofVillinHeadpiece

Subdomain: Hierarchy and Heterogeneity"

定なコンタクトが頻繁に形成され、ミスフォールド状

著者：Toshifumi Mori and Shinji Saito

態が存在していることも明らかになった（図 2b）。

雑誌巻号：J. Phys. Chem. B 120, 11683-11691 (2016).
タンパク質の天然状態における大きな揺らぎや複数のエネルギー極小状態間の遷移など、構造の不均一性が構造形成や機能発現に重要な役割を果たすことが近年実験から明らかになってきた。分子動力学（MD）
シミュレーションはこのようなタンパク質のダイナミクスに対して、分子レベルでの知見を与えることがで次に、このようなフォールディング過程の不均一性

きる。さらに近年の計算機の発展や専用計算機 Anton

が実験でどのように現われるかを調べるため、実際にの登場により、マイクロ秒〜ミリ秒のシミュレーショ

一分子 FRET 測定で天然状態における不均一性の測定

ンが可能になってきた。一方で、長時間トラジェクトに用いられている FRET ペアなどについて、トラジェ

リの解析法は確立しておらず、特にタンパク質の個別

クトリから FRET 効率の計算を行い、ダイナミクスののダイナミクスはほとんど調べられていないため、分解析を行った（図 3）。特に、時間とともに分布がどの子レベルでの不均一性の理解はあまり進んでいない。

ように変化するかを調べ、そのマイクロ秒オーダーの本研究では、Anton によって得られた転移温度付近

遅い運動の時定数を求めたところ、フォールディング

での Villin headpiece subdomain (HP35) の~400 µs のト

時間に比べて遷移にかかる時間が十分速い変異体ではラジェクトリ[1]を解析することで、分子レベルでのフ2 状態的な振る舞いを示すのに対して、遷移が遅い野ォールディング過程のダイナミクスを調べ、運動の不生型では、時間スケールのカップリングにより、多状均一性や遷移過程の解析を行った。

態的な振る舞いが見られることが分かった。
これらの結果は、HP35 のように比較的小さなタン
パク質であっても、速い時間スケールではダイナミク
スは不均一であることを示している。このようなシミュレーションの解析と一分子測定などの実験を組み合わせることで、タンパク質の不均一性の分子レベルでの理解を深めていくとともに、これが機能の発現過程にどう効いてくるかを今後明らかにしていきたい。

まず、時間相関関数行列を用いた解析法[2]により遅い運動を表す座標を決定し、フォールディング過程の
自由エネルギー面および遷移にかかる時間（transition
path time）の解析を行った（図 1）。その結果、自由エ
ネルギー面上では 2 状態遷移に見えるが、遷移にかかる時間はイベントごとに大きく異なっており、単一の反応経路では説明できない多様な遷移過程が含まれて引用文献いることが分かった。また、野生型(WT)と比べ、天然[1] S. Piana et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 17845

状態がより安定な変異体(NleNle)では遷移がより速く(2012).

起きていた。この遷移過程の反応経路を 2 次元自由エ[2] T. Mori, S. Saito, J. Chem. Phys. 120, 11683 (2016).

300

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No. 40平成 28 年 12 月

業績紹介：生理的濃度に近い環境での細胞内蛋白質の立体構造解析
伊藤 隆 （首都大・A02 公募研究代表者）
三島 正規 （首都大・A02 公募研究連携研究者）

料についても，主鎖 RMSD で 1Å 程度の分解能の立体構造であれば解析可能であることが示唆された．

論文題目："Improved in-cell structure determination ofproteins at near-physiological concentration."
著者：Teppei Ikeya, Tomomi Hanashima, Saori Hosoya,
Manato Shimazaki, Shiro Ikeda, Masaki Mishima, Peter
Güntert & Yutaka Ito
雑誌巻号：Sci. Rep. 6, 38312 (2016)2009 年に私たちは in-cell NMR を用いて，大腸菌内の高度好熱菌 TTHA1718 の立体構造解析に成功したが[1]，この蛋白質の高い細胞内濃度（~4 mM）のために，多くの細胞内蛋白質に適用可能なのか？という疑問が提起されていた．そこで TTHA1718 よりも 1 桁以上低い大腸菌内濃度の連鎖球菌 protein G B1 ドメイン
（GB1，
細胞内濃度：~250 M）について解析を試みた．
GB1 については，低い細胞内濃度に起因する測定感度低下のために，方法論的な改良が必要であった．新

図 a．M8-CAM-I の構造，b．Cys57 残基側鎖にM8-CAM-I を導入した ubiquitin の HeLa 細胞内
2D 1H-15N SOFAST-HMQC スペクトル（部分，Lu3+型：黒，Dy3+型：赤），c．得られた PCS を
ubiquitin の立体構造上にマッピングしたもの．

たに提案した立体構造解析のスキームを図 a に示した．
まず多次元 NMR データの処理に，最大エントロピー法の改良版である，QME (quantitative maximum entropy)[2]を用いた．詳細は省略するが，QME を用いること
で，NOESY スペクトルのクオリティーが著しく向上
し，NOE 由来の距離情報の数が増大した．
次に，側鎖シグナルについて自動帰属ソフトウエア
FLYA[3]を適用した．細胞内蛋白質の磁化の横緩和速
度は希薄溶液中に比して顕著に増大しているため，帰属系の NMR 実験が著しく困難になる．一方で NOESY

図 a．本論文で提案した，in-cell NMR を用いた新しい細胞内蛋白質の立体構造解析法のスキーム，
b．FLYA による自動帰属，CYBAY による立体構
造最適化を経て，主鎖 RMSD 約 0.5Å の高分解能で立体構造を算出することに成功した．

系の実験では比較的良好なスペクトルが得られる．これを利用し，NOESY スペクトルを参照して，
側鎖 NMR
シグナル帰属を補完することを試みた．結果としてい
くつかの重要な側鎖シグナルの帰属に成功した．
最後に，立体構造最適化法としてベイズ推定を用い引用文献た方法[4]を構造計算ソフトウエア CYANA[5]に実装し[1] Sakakibara, D. et al. Nature 458, 102-105 (2009).

（CYBAY）適用した．これについても詳細は省略する[2] Hamatsu, J. et al. J. Am. Chem. Soc. 135, 1688-1691

が，結果として従来法に比べて著しく精度が向上した(2013).

立体構造を導き出すことに成功した（図 b）．

[3] Schmidt, E. & Guntert, P. J. Am. Chem. Soc. 134,

本論文の結果は，250 M 程度の細胞内濃度の蛋白質

12817-12829 (2012).

についても，従来の希薄溶液中の解析と同程度の精度[4] Rieping, W. et al. Science 309, 303-306 (2005).

で立体構造解析が可能であることを示した．また，数[5] Güntert, P. Eur. Biophys. J. 38, 129–143 (2009).

十M 程度のさらに生理的濃度に近い細胞内蛋白質試

301

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No. 40平成 28 年 12 月

業績紹介：ヒト培養細胞内の in-cell PSC NMR 測定法の開発
伊藤 隆 （首都大・A02 公募研究代表者）
三島 正規 （首都大・A02 公募研究連携研究者）
平井 剛 （理研・A02 公募研究連携研究者）（M8-CAM-I，図 a）を合成した．この化合物に反磁性の Lu3+もしくは常磁性の Dy3+を結合させ，それぞれモ
デル蛋白質であるヒト ubiquitin 変異体に結合させた．
その後ヒト培養細胞 HeLa に電気穿孔法を用いて導入

論文題 目： "A new carbamidemethyl-linked lanthanoid

し，2D 1H-15N SOFAST-HMQC 測定を行った（図 b）．

chelating tag for PCS NMR spectroscopy of proteins in得られた Lu3+型と Dy3+型のスペクトル上に観測された

living HeLa cells"

1

著者：Yuya Hikone, Go Hirai, Masaki Mishima, Kohsuke

HN）を解析することで PCS 値を得た（図 c）．得ら

Inomata,

れた結果は ubiquitin の立体構造から予測した値とよくTeppei

H-15N 相関クロスピークの化学シフト差（N およびIkeya,

Souichiro

Arai,

Masahiro

Shirakawa, Mikiko Sodeoka & Yutaka Ito

合致したことから，本手法はヒト培養細胞内の蛋白質

雑誌巻号：J. Biomol. NMR 66, 99-110 (2016)の①ドメイン構造の決定，②ドメイン間相対配置の決定，③蛋白質間相互作用に有用であることを示した．

細胞内の蛋白質は，立体構造やダイナミクスに対し

実は，ほぼ同時期に他の 2 つのグループから，（ヒトて分子クラウディングの複合的効果の影響を受けてい培養細胞ではなく）アフリカツメガエル卵母細胞内でる．私たちは in-cell NMR を用いて，大腸菌内の高度LCT を用いた常磁性 NMR 解析結果が報告された．こ好熱菌 TTHA1718 および連鎖球菌 protein G B1 ドメイの競合は，真核細胞内蛋白質の構造情報取得が，次のンの立体構造解析を行い，ループ領域の構造に細胞内重要な課題として認識されつつあることを意味する．

環境の影響を確認した[1,2]．分子クラウディングの影

その先には，生細胞において細胞内環境の影響を大き

響は，マルチドメイン蛋白質の「柔らかな」ドメイン

く受けている蛋白質についての「生物学的に意味のあ間相対配置にも表れる可能性がある．蛋白質の立体構る！」研究が求められている．
このような応用研究を，

造を細胞内環境で解析することは，蛋白質の活性の構

本新学術領域の残りの研究期間でチャレンジしたい．

造的基盤の理解のために重要であるが，現在これが可能な手法は in-cell NMR のみである．
In-cell NMR 研究は大腸菌を用いた研究から真核細胞を用いた研究にシフトしている．しかし，真核細胞内では，達成できる標的蛋白質の細胞内濃度が低いた
めに，NOESY を用いた距離情報の収集は困難である，
そこで，ランタノイド（Ln3+）を用いた疑似コンタク
トシフト（PCS）や常磁性緩和効果（PRE）の解析による構造情報の取得が注目されている．PCS/PRE は常磁性中心からの距離（PCS においては角度も）に依存
し，
NOE よりも長距離の情報を与えるだけでなく，2D
相関スペクトル上で解析可能であるという長所がある．
一方で，Ln3+を用いた NMR 測定のためには，（蛋白質が Ln3+と強く結合しない限りは）Ln3+ chelating tags

図 a．M8-CAM-I の構造，b．Cys57 残基側鎖にM8-CAM-I を導入した ubiquitin の HeLa 細胞内
2D 1H-15N SOFAST-HMQC スペクトル（部分，Lu3+型：黒，Dy3+型：赤），c．得られた PCS を
ubiquitin の立体構造上にマッピングしたもの．

(LCTs)と総称される化合物を蛋白質に導入する必要がある．また，用いる LCT は Ln3+に非常に強い親和性を持ち，かつ還元状態で安定である必要がある．
今回紹介する論文では，Ln3+に対して非常に強い親

引用文献

和性を持つ DOTA-M8 骨格を持ち，蛋白質の Cys 残基[1] Sakakibara, D. et al. Nature 458, 102-105 (2009).

側鎖 SH 基に結合させるリンカーとして還元状態で安[2] Ikeya, T. et al. Sci. Rep. 6, 38312 (2016).

定 な iodoacetamide 型 の 側 鎖 を 持 つ 新 し い LCT

302

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No. 40平成 28 年 12 月

業績紹介：光駆動内向き H+ポンプが自然界に存在した！
井上 圭一 （名工大・A03 計画研究連携研究者）
神取 秀樹 （名工大・A03 計画研究代表者）
内橋 貴之 （金沢大・A02 公募研究代表者）

細胞に発現し、パッチクランプ法によって電気生理学

論文題目："Natural light-driven inward proton pump"
著者： Keiichi Inoue, Shota Ito, Yoshitaka Kato, Yurika
Nomura, Mikihiro Shibata, Takayuki Uchihashi, Satoshi P.
Tsunoda, Hideki Kandori
雑誌巻号：Nat. Commun. 7, 13415 (2016).

駆動する内向き H+ポンプが自然界に存在することが的アッセイを行ったところ、常に一方向への光電流が観測され、細胞内外の pH 差に依存しなかった。光で明らかとなったのである（図 1(b)）
。
ATP 合成と競合する内向き H+ポンプの生理的な役割は不明であるが、本論文において我々は、PoXeR が
外向き H+ポンプと多くのアミノ酸を共通するにも関イオン輸送性微生物型ロドプシンとして、イオンをわらずなぜ逆向きに輸送できるのか、そのメカニズム

能動輸送する光駆動イオンポンプと受動輸送するチャを解析した。高速 AFM によって膜内の構造を調べた

ネルロドプシンが知られている[1]。イオンポンプの場

ところ、三量体を形成することがわかった。さらに過+と Na+は外向きに、
Cl-は内向きに輸送する結果、合、H

渡吸収分光や FTIR 分光を行うことで、H+輸送に関わ

光を電気化学エネルギーへと変換する。H+を内向きにるタンパク質の反応素過程を調べた。その結果、光励輸送してしまうと ATP 合成と競合してしまうため、ロ

起により発色団レチナールが all-trans 型から 13-cis 型

ドプシンに限らず内向き H+ポンプは存在しない、といへと異性化した後、レチナールの Schiff 塩基から細胞うのが常識であった。本論文は、常識にない光駆動 H

質側にあるアスパラギン酸（Asp216）へ H+が移動し、ポンプの存在を報告したものである。

続いて細胞外側から H+が取り込まれることが明らか+となった（図 2）。

水深 800 m の海に存在する細菌 Parvularcula oceaniはゲノム中に 3 つの微生物型ロドプシンを有する。そ今回、内向き H+ポンプという全く予想外の機能を、の内の 2 つは、アミノ酸配列の類似性から既存の外向本領域の共同研究として世界に発信することができた。

Cl-ポンプ[3]と考えられ類似の構造を有しながら、レチナールを取り囲むタン

た。一方、3 つ目のロドプシン（PoXeR）は xenorhodopsin

パク質環境のわずかな違いにより輸送の方向性を逆転と呼ばれる機能未知のグループに属していた。PoXeR

させるというポンプロドプシンは、まさしく「柔らか遺伝子を大腸菌に形質転換したところ、紫色のタンパな分子系」と言うことができる。今後はさらに詳細なき Na+ポンプ[2]および内向き基礎研究を進めるとともに、細胞内 pH の光操作といク質の発現が確認され、光を照射すると外液の pH がう応用研究も推進してゆきたい。

+の脱共役剤である CCCP を加えた上昇した。さらに H[1] Ernst, O. P., et al. Chem. Rev. (2014), 114, 126.
[2] Inoue, K., et al. Nat. Commun. (2013), 4, 1678.
[3] Inoue, K., et al. J. Phys. Chem. B (2014), 118, 11190.

ところ、光照射に伴う pH 変化が消失したことから、
PoXeR は細胞内側へ H+を輸送していることがわかった（図 1(a)）。しかしこの時、大腸菌の細胞内は負の膜電位を帯び、また H+濃度が外液より低いことから、この内向き H+輸送が、能動的なものか電気化学的勾配に沿った受動的なものであるのかを区別することができない。そこで次に PoXeR をホ乳類細胞である ND7/23

図 1. (a) PoXeR の大腸菌中でのイオン輸送活性(b) ホ乳類神経細胞中での光電流の外部 pH 依存性

図 2. 光反応に伴う野生型 PoXeR および
アミノ酸変異体の光誘起 FTIR 差スペクトル303

新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 40平成 28 年 12 月

業績紹介：電子移動を利用した原子価異性錯体結晶の分極制御
佐藤 治 （九大先導研・A03 公募研究代表者）
神取秀樹 （名工大・A03 計画研究代表者）
坂本 章 （青学大理工・A02 公募研究代表者）
論文題目："Directional Electron Transfer in Crystals of[CrCo]

Dinuclear

Complexes

Achievedby

Chirality-Assisted Preparative Method"
著者：Shinji Kanegawa, Yoshihito Shiota, Soonchul Kang,
Kazuyuki Takahashi, Hajime Okajima, Akira Sakamoto,
Tatsuya Iwata, Hideki Kandori, Kazunari Yoshizawa,
Osamu Sato
雑誌巻号：J. Am. Chem. Soc., 138, 14170–14173 (2016).
生体系で見られるような、外場に応答し機能が可逆にスイッチする柔らかな分子集合システムを開発する
ことは物質科学における現在の重要な研究課題の一つである[1]。本研究では光や温度刺激により分子内電子移動が誘起され、分子結晶の分極が大きく変化する新図 1. 電子移動に基づく分極制御物質の開発。(a) キラ物質を開発することを目指して実験を行った。

ル配位子を用いた[CrCo]錯体の選択的合成。(b) 光誘

電子移動による分極制御を達成するために、原子価起電子移動・温度誘起電子移動による分極スイッチ。

異性錯体に着目した。原子価異性錯体は温度変化によ[CrCo]錯体の分極変化により[CrCo]錯体結晶が極性-

り金属配位子間電子移動を示すことが知られている。

非極性変換を示す。

Tao らは、温度変化、及び光照射により分子レベルで分極がスイッチする複核[CoCo]錯体を報告している

位子を導入することで[CrCo]錯体の配向が図 1b のよ[2]。今回は、結晶レベルでの分極スイッチ（極性-非極

うに結晶中で揃った物質を開発することができた。得性変換）を実現するために、複核[CrCo]錯体の合成とられた物質は、約 350K で分子内電子移動により結晶

その配向制御を試みた。[CoCo]錯体では配位子から金レベルで極性-非極性変換を示した。量子化学計算によ属への電子移動が二つの Co サイトのいずれにも可能

り、電子移動前後の[CrCo]錯体の双極子モーメントはであるのに対し、[CrCo]錯体ではエネルギーレベルのそれぞれ約 0 デバイ、9 デバイと見積もることができ

高い Cr 側に電子が移動できないため、電子移動方向がた。また、77 K と 7 K での光照射実験により、配位子一方向に規定される。従って、[CrCo]錯体の配向を結金属間電荷移動吸収バンドの励起により分子内電子移

晶中で同じ向きに揃えることにより、分極を結晶レベ

動が誘起され、分極を光制御できることがわかった。

ルでスイッチすることができる。

分極スイッチはこれまで強誘電材料を用いて実現さ[CrCo]錯体の合成とその配向制御は、キラル配位子れてきた。強誘電体では一般にイオンが変位することを導入することにより実現した。一般に Cr 錯体と Coによって分極が変化する。一方、本研究で開発した物

錯体を混合すると、[CrCo]錯体以外に[CrCr]錯体と質は分子内の電子移動が分極生成の源であり、光によ[CoCo]錯体が生成する。そこで本研究では RR 体のキる高速な分極制御が可能である。

ラル配位子を有する Co 錯体と SS 体の配位子を有する
Cr 錯体を合成し、それらを混合することによって

参考文献[CrCo]錯体の選択的合成を実現した（図 1a）。また、[1] O. Sato, Nature Chem, 8, 644-656 (2016).

[CrCo]錯体中の RR 体の配位子は隣接する[CrCo]錯体[2] J. Tao, H. Maruyama, O. Sato, J. Am. Chem. Soc., 128,の SS 体の配位子と対を作りやすい。従って、キラル配

1790-1791 (2006).

304

新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 40平成 28 年 12 月

第 18 回ワークショップ 開催報告
石井 邦彦（理研・A02 計画班研究分担者）
井上 圭一（名工大院工・A03 計画班連携研究者）

川氏が QM/MM 法に基づく pKa 予測精度の向上の取り組みを紹介し、ニワトリ卵白リゾチームの活性サイトへの応用を示された。柔らかさの現れ方として非平

平成 28 年 11 月 25-27 日の 3 日間、つくば国際会議

衡な構造変化と非線形な分子応答の重要性に言及され場（茨城県つくば市）で日本生物物理学会の第 54 回たのが印象的であった。竹村氏は脂質膜の役割に注目

年会が開かれた。本新学術領域の生体分子系の研究者

し、タンパク質と脂質の相互作用のシミュレーションの多くが日本生物物理学会に所属しており、領域発足を通した柔らかさと機能の相関の解明を目指しており、時から毎年本領域のワークショップを年会の共催シン

現在の進捗状況と課題を報告された。その後実験のセポジウムとして開催している。3 回目となる今回は、ッションに戻り、石川氏がリガンド結合による柔らか

計画班の若手 2 名（石井、井上）がオーガナイザーをさの利用例として、アロステリック調節タンパク質の務め、年会最終日の 11 月 27 日（日）に「生体分子の機能をヒントにした新しい細胞内濃度プローブ分子を柔らかさと機能をつなぐもの」と題してシンポジウム

創製した成果を発表された。岩田氏は光が関連する柔を行った。

らかさ発現の例として、DNA 光回復酵素の機能転換

企画内容について過去 2 回の共催シンポジウムの内について述べられた。
柔らかさを利用する観点からは、容を踏まえてオーガナイザーの間で議論し、今回は生対象となる物質の入手性と多機能性が重要であること

体分子の柔らかさと機能を結びつける「要因」を中心が強調された。最後に鎌形氏が DNA ガーデン法と名テーマに設定した。理論・実験の多彩なアプローチで付けた新しい一分子測定技術を紹介され、p53 を中心

様々な要因を探り、それらを俯瞰することで柔らかさとした DNA 結合蛋白質のダイナミクスと機能の解析の本質を見出すことをねらいとした。また今回は、領への応用を示された。講演終了後、井上からまとめと域の班会議や公開シンポジウムで研究発表を聞く機会

今後の領域活動への期待が述べられた。

が少ない研究代表者以外の若手班員に講演をお願いし、

年会最終日という日程であったが、100 名を超える

過去のシンポジウムで既に本領域を知っている聴衆に聴衆が集まり、質疑も活発に行われた。会場のスケジ

も領域の活動の広がりを感じてもらえる機会とした。

ュールが非常に厳しく討論を途中で打ち切らなければ講演者と講演タイトルは以下の通りである（敬称略）。

ならなかったのは残念であった。若手の班員が自らの・石井邦彦（理研）「二次元蛍光寿命相関分光法で観る考える「柔らかさ」について発信できたことは収穫でマイクロ秒領域の生体分子の熱ゆらぎ」

あろう。今回、「解析」「計測」「創成」の三つの項目を・長谷川太祐（京大院理）「QM/MM RWFE-SCF 法とバランス良く配置して全体像を俯瞰できるプログラム

マイクロ秒 MD 計算によるタンパク質荷電性残基のになったと自負しているが、最終年度に向け今後は柔pKa 予測」らかさの利用への期待が一層大きくなると感じている。

・竹村和浩（東大分生研）「アンキリンリピートドメイ
ンと脂質の相互作用による TRPV1 チャネル活性の制御」・石川春人（阪大院理）「タンパク質を基盤とした酸素及びヘム濃度プローブ分子の開発」
・岩田達也（名工大院工（現・東邦大））「フラビン結合タンパク質は目的の機能を示すことに対してどの程
度『柔らかい』か？」・鎌形清人（東北大多元研）「DNA 整列固定化技術を用いた DNA 結合蛋白質の単分子機能解析」
シンポジウムではまず石井が趣旨説明を行った後、熱ゆらぎの観点から新規分光計測手法の開発と応用について報告した。次に理論のセッションに移り、長谷305

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No. 40平成 28 年 12 月

第 19 回ワークショップ 開催報告
高屋 智久 （学習院大理・A02 公募研究代表者）演した。固体–水界面の分光計測における問題をいかに解決したかが解説され、有機高分子–水界面にまで第 19 回ワークショップ「『柔らかな分子系』計測を

本分光計測が応用可能であることが示された。山脇竹

支える先端的レーザー分光の最前線」が、平成 28 年

生氏（阪大）は、酸素センサータンパク質 FixL の持

12 月 3 日（土）に学習院大学南 7 号館 101 講義室（東つ機能と構造の相関を、チロシン残基の時間分解紫外

京都豊島区目白）で開催された。

共鳴ラマン分光計測によって調べた結果を発表した。

本ワークショップは第 15 回と同様、日本分光学会

小休憩の後、柿沼翔平氏（千葉大）により、芳香族

先端レーザー分光部会シンポジウムとの合同ワークシ

イオン液体の低振動スペクトル測定に関する発表が行ョップとして開かれた。レーザーの開発と発展により、われた。ラマン誘起カー効果分光によって 0.3 cm–1 程高いエネルギー分解能、時間分解能、空間分解能によ度までの低振動スペクトルが測定され、芳香族カチオ

る分光計測が可能となり、現在も新しいレーザー分光

ンの運動の顕著な温度依存性が明らかとなった。根岸

計測手法の開発が進んでいる。また、その計測対象も、孝輔氏（学習院大）は、トルエン液滴を対象とする誘「柔らかな分子系」をはじめとする複雑な分子系へと

導ラマン分光研究について発表した。液滴の形状や、広がっている。レーザー分光計測分野が今後も大きく入射光の偏光によって、観測される誘導ラマンバンド

発展していくためには、次代の計測手法の開発やそのの強度が大きく異なることが示され、その機構につい先端的応用を担う研究者を育成することが不可欠であて議論がなされた。志村明彦氏（東北大）は、カーボる。そこで、先端的なレーザー分光計測手法の開発、

ンナノチューブの時間領域振動分光に関して発表した。

および先端的レーザー分光を用いた柔らかな分子系のカーボンナノチューブにコヒーレントフォノンがどの計測において、先頭に立って活躍する 10 名の若手研ように誘起されるかについて議論が行われた。全ての究者に、研究成果をじっくりとお話しいただいた。

講演の終了後、簡単な研究交流会が開催され、招待講最初に、奥野将成氏（筑波大）により、ヘテロダイ

演者と参加者の間で研究交流が深められた。

ン検出キラル和周波発生法の開発と応用に関する講演

本ワークショップには学内外から研究者 31 名、学が行われた。この手法により、バルクおよび単分子膜

生 52 名が参加した。討論では、研究者からの質問が中のキラル分子を高感度で検出し、その構造を解析す

大多数を占めた。学生が研究者に対して物怖じせず意ることが可能となった。北村捷氏（学習院大）は、ピ

見を交換できる工夫をすることが今後の課題である。

コ秒時間分解ラマンおよびけい光分光法を用いたリポ

ワークショップの準備、進行にあたり、学習院大学

ソーム脂質二重膜の熱拡散特性および粘性の研究に関理学部岩田研究室の学生の皆様にお手伝いいただいた。

する発表を行った。午前セッションの最後には、堅田

彼らのサポートにより、ワークショップおよび研究交

真守氏（東北大）による、メタノール–水混合クラス

流会を円滑に進行することができた。この場をお借り

ターの赤外分光研究についての発表が行われた。クラ

して深く感謝する。

スターのサイズや温度の違いによって、クラスター内の水素結合ネットワークの構造が顕著に変化することが明らかにされた。
昼食休憩をはさみ、大久保章氏（産総研）による、広帯域デュアルコム分光計の開発と応用に関する講演が行われた。100 THz を超える観測範囲、MHz オー
ダーのエネルギー分解能を達成可能な分光計が紹介され、今後の幅広い活用を期待させた。鈴木雄大氏（埼玉大）は、ヘテロダイン検出和周波発生分光法を用いた水表面・氷表面の研究の最新結果について発表した。
Anton Myalitsin 氏（理研）は、固体–水界面を対象としたヘテロダイン検出和周波発生分光研究について講306

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No. 40平成 28 年 12 月

13th Japanese-German Frontiers of Science Symposium 開催報告う。そしてそれぞれのセッションは各 PGM による概井上 圭一 （名工大・A03 計画研究連携者）
中西 尚志 （物材機構・A03 計画研究代表者）

要説明に続いて、イントロダクトリースピーカーおよび２名のスピーカーが計 60 分間トピックスに関連す

去る 2016 年 10 月 6～9 日、「13th Japanese-German
Frontiers of Science (JGFoS) Symposium)」が開催された。JGFoS は 2004 年より JSPS とフンボルト財団（AvH）
が主催する、次世代を担うリーダーの育成と世界をリードする人材を結ぶネットワーク形成を目的とした国
際シンポジウムで、最近では A02 公募班の飯野亮太氏

る最新の研究例を紹介し、その後同じ 60 分間会場からの質疑に答える形式で行われた。専門用語も考え方も異なる分野外の研究者と、60 分間英語で議論することは非常にタフに思われるかもしれないが、実際には普段の学会等で経験するものとは全く異なる角度からの質問が飛び交い、極めて刺激的で知的に濃密な時間

が 2013 年にイントロダクトリースピーカーとして、
A01 計画班の林重彦氏が一般参加者として 2015 年にを楽しむことができ、寧ろもっと議論を行いたいという気持ちにさせられた。

参加されている。13 回目となる今回は、ポツダムで行われた。会場となったのはフリードリヒ 2 世によってその中で我々は Chemistry/Materials Science 分野として、PGM を中西が Patrick Theato 氏 (Hamburg 大)と共プロイセン時代に建てられた、Sanssouci 宮殿のある広大 な Park Sanssouci に 程 近 い 、 Steigenberger Hotelに務めた。そしてイントロダクトリースピーカーとして植村卓史氏（京都大）が金属と有機分子で作られる、

Sanssouci で、日独双方から 6 分野・60 名の 45 歳以下の第一線で研究を行う若手研究者により、缶詰め状態

金属有機構造体（MOF）のフレームワーク中に規制ナ
ノ空間を保持する材料を題材に、制限空間で繰り広げ

で 4 日間にわたって最前線の科学について活発な議論がなされた。
（なお 3 度目の JGFoS 参加となった今回、られる様々な材料機能を紹介した。さらにスピーカーとして Guido Clever 氏 (Dortmund 工科大)がセッショ

中西は Planning Group Member (PGM）の主査として、メインとなる Chemistry/Materials Science 分野だけでなンの２日前にノーベル化学賞の受賞が発表されたばかりの「分子マシーン」に関連した篭状分子の化学につく、シンポジウム全体を 1 年前から計画、取りまとめを行った。また奇しくも 10 月 2～7 日に同じポツダム

いて発表を行い、最後に井上が様々なタンパク質分子の中で機能発現に関わるナノ空間について、最近の観にて 17th retinal protein international conference が開催され、井上はそちらで本新学術領域でも活発に共同研究

察技術の発展を交えて紹介した。
ナノ空間制御は本新学術領域における柔らかな分子が展開されているロドプシンタンパク質について発表
した後、そのまま本シンポジウムに参加した）。
今回、各 6 分野のトピックスはそれぞれ(Biology/Life
Science) Genome editing: function, application and future、(Chemistry/Materials Science) Chemistry of confined space、(Earth Science/Geosciences/Environment) The future of ice、(Mathematics/Informatics/Engineering) Machine consciousness、(Physics/Astrophysics) Breakdown of dynamics、(Social Sciences) Gender, education and inequality というものであり、これを見るだけで、議論の対象となる内系の機能発現にも非常に密接に関わるものであり、その重要性をこの場でも改めて認識させられた。また「これら新素材は社会や環境に悪影響を及ぼさないのか？」といったような FoS ならではの質問が数多く寄せられ、新たな視点で自身の研究を見つめる良いヒントが数多く得られたと感じている。次回は 2 年後京都での開催が予定（化学セッション PGM：井上（内定））されており、日独間でのさらなる人材育成と国際交流ネット

容が如何に多岐に渡るかお分かりいただけることと思ワークを拡げる礎として、本シンポジウムが続くことを参加者として期待する。

Chemistry/Materials Science 分野の発表の様子。
左から Clever 氏、植村氏、井上Park Sanssouci にて参加者全体写真

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No. 40平成 28 年 12 月

石山達也博士（富山大） 分子シミュレーション学術賞を受賞される
森田 明弘（東北大院理・A01 計画研究代表者）

さが印象的だと思います。多少の困難があっても確実にデータを出せるという信頼感は、石山さんと仕事を本領域 A01 班の研究分担者である石山達也博士（富した実験の方たちの間でもすでに定評のあるところだ

山大学）が分子シミュレーション学術賞を受賞されまと思います。SFG の理論計算も分子モデルも正しい第した。この賞は、分子シミュレーション研究会より当一原理の基礎に則っているはずなので、正しい計算条

該分野で顕著な業績をあげた 40 歳以下の研究者に与件やモデルを選べば正しい結果が出るはずです。しかえられるもので、この分野の将来を嘱望される人がこし、実際にやってみるとその信念とは裏腹に、多くのれまで受賞してきました。このたび石山さんの「液体不確定な条件のなかに埋もれて、正解に行きつくこと

表面の分子シミュレーション手法の開発と応用」の業は決して容易なことではありません。こういう場面は績が認められ、分野のホープとして高く評価されてい研究のなかでは多くあることと思います。そういう場ることを示しています。彼にとって一昨年の分子科学面での石山さんの実力は抜きん出ていて、多くの幅広会奨励賞（本ニュースレター14 号）に続く快挙でもあい条件を陰に陽に検討して最適化していき、正解にたり、心からお祝い申し上げたいと思います。その際のどり着いていくという場面を私も数多く見てきました。

ニュースレターでも長年の共同研究者としてお祝いの研究に没頭する集中力の賜物であり、共同研究者とし言葉を書かせていただきましたので、なるべく重ならては頼もしい限りです。

ないように多少個人的なことも書かせていただきたく

石山さんは、分子研の博士研究員の後で東北大学理思います。

学研究科の助教を務めた後、数年前に富山大学理工学

石山さんが私の分子研の研究室に博士研究員として研究部に講師として転出して准教授に昇進されました。

加わったのは、2005 年のことでした。北海道大学機械

富山大で独立研究者となり、研究室を一から立ち上げ

工学の博士号を短縮で取得したばかりで、初々しい意て運営する経験も積んでいます。学生の指導でも頑張

欲あふれる若者だったことを思い出します。まず分極っていて、新たに指導した大学院生の研究発表が学会

モデルの勉強や、当時開発中の和周波分光の計算プロで優秀ポスター賞も獲得しました（ニュースレター39

グラムを使うことから始めましたが、本当に熱心でめ

号）。今回の受賞対象となった分子シミュレーションの

きめきと短期間で上達していきました。当時から特徴

分野はもちろんのこと、物理化学や古巣の機械工学の的だったことは、研究にあたって自分を納得させるレ分野まで、今後広く主導的な役割を果たしていかれるベルが非常に高いことで、これは一流の研究者には共ことを期待されています。

通のことですが、なかなか教えられることではないと思いました。石山さんは私の原始的な和周波分光のプ
ログラムを大きく拡張するとともに（ちなみに、我々が使っている和周波計算プログラムの名前 Calnos は、
石山さんの命名です）、それを使って水、電解質水溶液に始まり、数多くの成果をあげて和周波分光の理論計
算の威力を示してきました。
理論の方法論を出す仕事のほとんどは、方法のための方法のようで実を結ばずに終わる例が多く、私も学生の頃からそれではいけないと強く思っていました。
和周波分光の理論はそれらとは一線を画して、本当に役に立つ有効な方法論に成長したと思います。その有効性を世界的に確立したのは彼の功績で、今回の受賞

第 30 回分子シミュレーション討論会（大阪）の授賞式

でも評価の対象となりました。

にて。石山さん（左）と岡崎進会長（右）。

石山さんの仕事ぶりを見る人は、productivity の高308

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No. 40平成 28 年 12 月

A02 川村グループの重田安里寿さんが第 55 回 NMR 討論会
において優秀若手ポスター賞と大陽日酸賞を受賞しました

	
  川村	
  出	
 （横国大・A02 公募班 研究代表者）

験をデザインした重田さんの発表が優秀な発表と認められ、優秀若手ポスター賞を受賞し、加えて、安定同

A02 柔らかな分子系計測 公募研究 川村グループ

位体標識試薬の普及を通して NMR 研究に貢献されて(横浜国立大学)の研究協力者である横浜国立大学 大いる大陽日酸 株式会社による大陽日酸賞を受賞され

学院工学府の重田安里寿さん(博士課程後期 2 年)が、ました。今後の益々の研究の発展が期待されます。研平成 28 年 11 月 16 日(水)から 18 日(金)の期間に、広島究を深めるにあたって、共同研究者である名工大	  神

東洋カープのリーグ優勝で沸く広島の広島国際会議場

取先生、井上先生、伊藤奨太さん、神戸薬科大学 和田で開催された第 55 回 NMR 討論会において、優秀若先生、沖津先生から多大なるご尽力を賜りました。心手ポスター賞および大陽日酸賞を受賞されたことをごから感謝申し上げます。

報告いたします。

	 	
  第 55 回 NMR 討論会は、溶液 NMR、固体 NMR お
よび磁気共鳴イメージングなど核磁気共鳴法の技術開発・改良や理論解析などの最先端の研究内容を議論する国内最大の学会です。生体分子、材料・高分子などの基礎研究から、企業の材料開発・分析など、NMRを用いた基礎から応用まで幅広い研究テーマを取り扱っています。本年は膜タンパク質の NMR 研究を強力に推進しており、Biochemistry 誌の Associate Editor の一人でもあるチャールズ サンダース教授やタンパク
質主鎖の二面角と化学シフトの関係を構築し、現在は代謝成分の NMR 研究を展開しているデビット ウィ
シャート教授の招待講演が行われました。加えて、140
件のポスター発表が行われ、200 人を超える参加者が集いました。
	  重田さんの発表タイトルは、”固体 NMR による光駆動型ナトリウムイオンポンプ KR2 の pH 変化に対するレチナール結合サイトの構造変化の解析”であり、固体
NMR 分光法を駆使した光駆動型ナトリウムイオンポ
ンプ Krokinobacter Rhodopsin 2 (KR2)のレチナール結合ポケットについて、酸性と中性での構造の違いを明らかにした内容です(A03 神取グループとの共同研究)。
特に安定同位体標識部位を工夫し、固体 NMR の DARR
法を利用して、レチナール結合ポケットの選択的観測を可能にし、レチナール及び周辺残基の化学シフト値を明らかにしました。これをバクテリオロドプシンのそれらの値と比較することで、KR2 の特徴を明らかにしました。

写真(上)：優秀若手ポスター賞賞状と大陽日酸賞の楯	  NMR 討論会では優れた研究内容と発表を行った若写真(下)：重田安里寿さん(中央) 核磁気共鳴学会会

手研究者に対してポスター賞を授与しております。そ長 竹腰先生(右)と大陽日酸 株式会社 SI 事業部長の中で安定同位体標識を巧みに利用した固体 NMR 実

折笠様(左)と授賞式にて309

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No. 40平成 28 年 12 月

ASCB2016 への参加と Zev Bryant 研究室訪問報告
長谷川 慎

力を測定した。その力の離散性から輸送を担うモ(東北大・A01 公募班 林 久美子グループ・博士前

ーター数を細胞内で推定した。理論と実験両方盛期課程 2 年生)

り込んだ今回の発表は多数の参加者の方々からコメントをいただけた。また、参加者たちが紹介す若手海外派遣支援でアメリカ・サンフランシス

る最先端の研究は大変勉強になった。例えば、細コで開催された ASCB2016 (American Society of

胞内メラニン色素(シミの原因)に関する報告では、

Cell Biology)に参加(2016/12/4-12/7)した。また、本研究の課題の一つであったメラニンの生成を阻

こ の 機 会 を 利 用 し て ス タ ン フ ォ ー ド 大 学 Zev

害する薬品の知識を得ることができた。

Bryant 教授の研究室を訪問した。

ASCB2016 への参加後、スタンフォード大学のASCB は非常に大きな会議で一日に 1300 個ほBryant 教授の研究室を訪問した。Bryant 教授とどのポスターが掲示され、各所で活発な議論がさは東北大学で開催されたセミナーで知り合った。

れていた。筆者は主に分子モーターに関するセッBryant 教授はタンパク質をデザイン、観察するこションに参加、ポスター発表を行った。分子モーとでその機能の理解を目指すバイオエンジニアリ

ターは ATP 加水分解により駆動し細胞の中で様々ングの研究者である。同大学で行われたセミナー

な物質を輸送している。安定した物質輸送によりに参加、研究発表を行った。このセミナーには神細胞活動は維持されている。安定した物質輸送を

経細胞内軸索輸送の研究で著名な Cui 教授やシナ行うためには分子モーターは変化し続ける細胞内

プス小胞輸送の研究で著名な Kang 教授も参加しの環境に柔軟に適応し、どんな条件下でも適切にており、第一線で活躍する方々からコメントをい機能を発揮できなげればならない。しかし、そのただけた。

輸送メカニズムはいまだ不明な点が多い。筆者は今回の海外出張では新規情報収集のみならず、

色素保有細胞内でメラニン色素顆粒を輸送するダ

世界の第一線で活躍する研究者と交流しその研究

イニンモーターの輸送メカニズムについて発表をを体感できる貴重な機会であった。最後に、学会行った。本研究では非平衡統計力学の関係式(揺ら参加・研究室訪問にあたってご支援をいただいたぎの定理)を利用して色素顆粒にかかるダイニンの

本新学術領域に深く感謝申しあげます。

Bryant 教授と議論@スタンフォード大学

ASCB2016@モスコーニセンター

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