新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 3

平成 25 年 11 月

藤井グループの石内俊一さんが分子科学奨励賞を受賞
藤井正明 （東工大・A02 計画研究代表者）

ると予想されています。しかし、カテコールアミンは複数の単結合をもつため、多数のコンフォメーション

平成２５年 9 月２５日、京都テルサにて開催されたが可能な柔らかい分子で、その中の特定のコンフォメ

分子科学会総会において、石内俊一さん（A02 計画班ーションのみがレセプターと結合できるはずです。石

研究分担者、東工大資源研・助教）が第６回分子科学

内さんは新規開発したレーザー蒸発法をカテコールア奨励賞を受賞しました。ここに心よりお祝い申し上げ

ミンとその関連分子に適用して種々のコンフォーマーます。

を瞬間的に冷凍固定し、実際に取り得るコンフォーメ

分子科学奨励賞は分子科学会発足時から始まった４ーションを明らかにしました。その結果、カテコール０歳未満の若手研究者を対象とする賞であり、分子科

アミンの類似分子ではアミン鎖と OH 基のコンフォメ学を担う次世代に与えられる大変重要な賞です。石内ーション数の積が実際に測定されたコンフォメーショさんは「新規レーザー脱離分光法の開発と生体分子のン数に等しいという規則を見いだすと共にカテコール気相分光」という研究業績で受賞されました。石内さ

アミンではその規則は成立せず、とり得るコンフォメ

んは日本化学会の若手を対象とする進歩賞をクラスターションが大きく限定されている、という性質を発見

ー内反応に関する研究で受賞しているのですが、特筆しています。

するべき点は進歩賞と今回の受賞では内容が全く異な３．ペプチドの気相分光っており、ここ３年の間に新規に開拓した内容で受賞

ペプチドはタンパク質の部分構造であり、物理化した事です。今回の受賞対象となった内容は生体分子学としてはフォールディングや励起状態ダイナミクスの高度な機能に気相レーザー分光で迫ろうという野心を研究する上でのモデルとして重要です。ペプチドに的な内容で本領域にとっても重要な内容と期待されま気相分光を適用する事で、ペプチド分子固有の性質をす。以下に内容を紹介します。

知る事ができ、それがタンパク質中や溶液中での振る

１．新規レーザー脱離超音速ジェット法の開発

舞いとどのように結びつくかを明らかにする事ができレーザー脱離超音速ジェット法は 2000 年頃から複るはずです。これはミクロからマクロへの架け橋と位数の分光研究者によって利用されています。従来法で置づける事ができ、21 世紀の分子科学の重要なテーマは、試料分子とグラファイトの混合物に脱離レーザーの１つと考えられます。石内さんはアドレナリンレセを照射し、脱離・気化された試料分子にパルスバルブプターの結合部位の部分ペプチドや神経ペプチドなどより噴射した数気圧の希ガス原子を衝突させ、極低温分子認識に関わるペプチドに対してレーザー脱離超音孤立状態を得ています。しかし、従来法では十分な S/N速ジェット法を適用し、今後のペプチドの気相分光研比のスペクトルを得るのが難しいため、適用範囲に限究のための基礎技術の確立に成功しています。

界がありました。石内さんは、金ナノ粒子やカーボン今後の益々のご活躍を期待しています。

ブラックをマトリックスに用い、高圧のジェット噴射を用いる新規レーザー脱離超音速ジェット法を開発し、脱離・冷却効率を改善する事で、スペクトルの S/N 比を格段に向上させ、実験手法の可能性に質的変化をもたらすことに成功しました。
２．カテコールアミン神経伝達物質と関連分子のコンフォメーションの研究
カテコールアミン神経伝達物質はドーパミンやアドレナリンなどに代表的される神経伝達物質の一群で、それぞれ固有のレセプタータンパク質と選択的に結合する事により神経シグナルが伝達されることが知られ受賞式にて（石内俊一さん（右）と阿波賀分子科学会ています。この過程はしばしば「鍵と鍵穴」に例えら会長（左））れ、DNA 塩基対の様に特異的な水素結合が形成され

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No. 3

平成 25 年 11 月

田原グループの乙須拓洋さんが日本生物物理学会若手奨励賞を受賞
石井 邦彦
田原 太平

（理研・A02 計画研究分担者）（理研・A02 計画研究代表者）

A02 計画班田原グループ（理研）研究協力者の乙須拓洋さん（基礎科学特別研究員）が、平成 25 年 10 月
28 日（月）から 30 日（水）まで京都国際会館で開催された第 51 回日本生物物理学会で若手奨励賞を受賞しました。本賞は 35 歳以下の若手研究者を対象としたもので、その選考では多数の応募者の中から書類審査を通過した 10 名が英語で口頭発表を行い、質疑応答を含む審査を経て受賞者が決定されます。乙須さん
は「二次元蛍光寿命相関分光法による BdpA 変性状態受賞後、理研田原研究室にて撮影における構造ダイナミクスの解析」と題する講演を行い、みごとに 5 名の受賞者の一人に選ばれました。こ離にして 30~60Å の範囲に分布する様々な構造を 10の研究は同じく A02 計画班の高橋グループおよび東マイクロ秒以下の速い速度でサンプリングしているこ

京大学総合文化研究科の新井宗仁准教授との共同研究とが分かりました。また、変性状態の不均一性は変性の成果です。

剤濃度に依存して大きく変化することが明らかになり田原グループでは最近独自に開発した二次元蛍光ました。BdpA の天然状態への折れ畳みは実験に用い寿命相関分光法（2D-FLCS; J. Phys. Chem. B 117,

た変性条件下では約 1 ミリ秒で起こるため、以上の結11414-11422, 11423-11432 (2013)）を用い、蛋白質を果は変性状態でのダイナミクスが折れ畳み速度より100 倍以上速いということを意味します。

はじめとする生体高分子の複雑な構造ダイナミクスの研究を進めています。乙須さんは、この新しい手法をこの研究は、変性状態における構造不均一性・ダイ蛋白質の変性状態での構造不均一性と構造間ダイナミナミクスと天然状態への折れ畳み過程の関係を明らかクスの問題に適用しました。蛋白質は変性状態では大にするための重要な一歩です。今後の乙須さんの研究

きな構造自由度を持ち、様々な構造をサンプリングしの進展により、蛋白質構造のエネルギー地形の理解がながら天然状態構造への最適なルートを探索していま一層深まることが期待されます。

す。それゆえ変性状態での構造不均一性は蛋白質折れ畳み初期過程を理解するために非常に重要です。また変性 状態での構 造間転移速度は 蛋白質折れ 畳みの“speed limit”と深く関係していることから、変性状態での蛋白質物性の理解が強く求められています。そこで本研究では、折れ畳み研究で多く用いられている B
domain of protein A (BdpA) の 変 性 状 態 を 対 象 に2D-FLCS を適用し、構造不均一性とダイナミクスを高い時間分解能で定量的に解析することを試みました。
実験では BdpA に付与された二つの発光波長領域の異なる蛍光色素の間の距離を蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）を用いて計測しました。この距離の変化はドナー蛍光寿命の変化として検出することが可能です。
2D-FLCS を用い蛍光寿命の揺らぎを解析することで、マイクロ秒スケールで起こる BdpA の構造転移ダイナミクスを評価した結果、BdpA は変性状態で色素間距

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平成 25 年 11 月

神取グループの片山耕大さんが日本生物物理学会若手奨励賞を受賞
神取 秀樹（名工大・A03 計画研究代表者）

造基盤に立って全く理解されていなかったのです。片山さんは 5 年前にこの難題に挑戦し、培養細胞を用いA03 計画班神取グループ（名工大）研究協力者の片て調製したサルの赤および緑感受性色覚タンパク質に山耕大さん（日本学術振興会特別研究員 PD）が、平対する低温赤外分光測定により、世界で初めて構造解

成 25 年 10 月 28 日（月）から 30 日（水）まで京都国析を実現しました（Katayama et al. Angew. Chem. Int. Ed.

際会館で開催された第 51 回日本生物物理学会で若手49, 891 (2010)）。また昨年には内部結合水の測定にも成奨励賞を受賞しました。

功 し ま し た （ Katayama et al. Biochemistry 51, 1126

「若手奨励賞」は、創立以来、信念をもって賞を設(2012)）。このような成果が認められ、第 3 回 日本学けてこなかった日本生物物理学会が 2005 年度より設術振興会 育志賞も受賞しています。

けた唯一の賞です（このあたりの事情は学会 HP 参照）。

今回片山さんは、色覚タンパク質の変異体や同位体年会において生物物理学の発展に貢献しうる優秀な一標識したレチナール分子を用いて赤外スペクトルの信般演題を発表した若手会員に対し贈られるものであり、号を同定することで、霊長類の色識別に関する研究をその年の 4 月 1 日現在で満 35 歳以下の若手を対象としさらに発展させました。赤と緑を見分けられない哺乳ています。歴代の受賞者に優れた若手研究者が名を連類から霊長類の段階で 2 種類のタンパク質が生まれたねていることもあって、今や若手の憧れの賞です。大のですが、彼のこれまでのデータにより驚くほどよく学院生の受賞も可能ですが、応募者のレベルが高いこ似た構造が示されていました。本研究では、色識別にとから、私の記憶が正しければ大学院生の受賞はこれ重要な役割を担うと考えられているレチナールシッフまでにありませんでした。応募時に D3 であった片山

塩基の水素結合強度が赤と緑で同一である（＝水素結さんは「FTIR study of mutants of primate color pigments

合が色識別の要因ではない）ことを明らかにしました。

（霊長類色覚視物質の変異体に対する赤外分光研究）」

一方、疎水性領域に存在するアミノ酸の極性や水素結と題する講演を行い、5 名の受賞者の一人に選ばれま合ネットワークに含まれる水分子が赤と緑の識別に関した（9 月に飛び級で学位を取得したため受賞時にはわっていることが明らかになりました。霊長類が色を学生ではなくなっていましたが…）。

識別するメカニズム解明に向けて大きな貢献です。

私たちの目の中には、明暗を感じる 1 種類の光セン

今年の年会においては、新学術領域研究が主催するサータンパク質と、色（青・緑・赤）を感じる 3 種類シンポジウムが 10 件ありました。この事実からもわかの光センサータンパク質（色覚タンパク質）が存在しる通り、生物物理学会の年会は理工系と生物系の新領ます。前者については、ウシやイカから大量の試料が域がしのぎを削る場です。このような中で、乙須さん調製できることから X 線結晶構造解析が行われ、原子（田原グループ）、片山さんと本領域から 5 名中 2 名のレベルでの構造情報をもとに明暗視のメカニズムはよ

若手奨励賞受賞者が出たというのは画期的なことかもく理解されています。一方、色覚タンパク質は試料調しれません。若手育成は我々の重要なミッションであ製が困難なことから、これまで構造情報がほとんどあり、今後もタフな若手研究者が後に続くことを期待しりませんでした。
「色を識別する」分子メカニズムは構ます。

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