新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 53

平成 30 年 1 月

業績紹介：単分子蛍光計測によって明らかにされた、DNA への非特異的な結合と1 次元スライディングへの p53 の柔らかなリンカーの役割
我々は、まず、p53 のリンカーが直接 DNA に静電

鎌形 清人（東北大学・A02 連携研究員）
高橋 聡 （東北大学・A02 計画研究代表者）

的に相互作用する、または、コアドメインの動きを制限することによって、p53 の非特異的な DNA 結合や

論文題目："The disordered linker in p53 participates in

標的配列の探索を制御すると仮説を立てた。これらのnonspecific binding to and 1D sliding along DNA revealed

仮設を検証するため、1、2、3 倍の長さのリンカーを

by single-molecule fluorescence measurements"

持つ p53 の変異体、および、リンカーの電荷をゼロに

著者：Dwiky Rendra Graha Subekti, Agato Murata, Yuji

した変異体を作成した。次に、蛍光異方性をプローブ

Itoh, Satoshi Fukuchi, Hiroto Takahashi, Saori Kanbayashi,とした自動滴定装置を用いて、それぞれの p53 変異体

Satoshi Takahashi and Kiyoto Kamagata

が標的 DNA や非標的 DNA への結合を調べたところ、どの p53 変異体も標的 DNA と同程度の結合力を示し

雑誌巻号：Biochemistry 56, 4134-4144 (2017).

たのに対し、リンカーの電荷が多い変異体ほど非標的DNA と強く結合することが明らかとなった。次に、複数のドメインを持つ DNA 結合タンパク質では、“柔らかな”リンカーが異なるドメインをつないでい単分子蛍光顕微鏡を用いて、蛍光色素修飾 p53 変異体る。このリンカーは、一般的に、DNA 上の離れた部位が DNA 上のスライディング運動を観測したところ、にそれぞれの DNA 結合ドメインを結合することを可リンカーの電荷が多い変異体ほど遅くスライディング能にするだけでなく、1 つ目のドメインが DNA に結合運動をすることが分かった。さらに、リンカーの電荷した後、実効的な濃度を上げることで 2 つ目のドメイがない変異体では 2 つのスライディングモードのうちンの DNA 結合を促進すると考えられる。つまり、リ遅いモードが観測されなかったことから、リンカーはンカーは“間接的に”DNA 結合に関与する。一方で、リンカーが DNA と直接結合するという報告があり、DNA 結合タンパク質の機能においてリンカーの“直接2 つのスライディングモードを制御することが明らかとなった（図 1）。
以上より、p53 のリンカーの役割として、“細胞質から核への移行”や“他の蛋白質の結合”が知られてい的な”関与が示唆される。本研究では、がん抑制タンたが、本研究により“DNA への結合”や“DNA 上のパク質 p53 の機能におけるリンカーの役割を調べたとスライディング運動”への直接的な関与が明らかとなころ、リンカーが非特異的な DNA 結合や標的配列のった。本研究で得られた知見はリンカーを含むタンパ探索を直接的に制御していることが明らかとなった。

ク質の機能のデザインなどに応用できると期待される。

p53 は、DNA の標的配列に結合することで、細胞周期停止、DNA の修復、アポトーシスなどにより、細胞のがん化を防ぐタンパク質である。p53 の標的 DNAへの結合が阻害されると細胞ががん化することから、
p53 の DNA への結合や DNA 上のスライディング運動は生物学的に重要な反応の 1 つである。p53 は、N末端ドメイン、コアドメイン、4 量体形成ドメイン、

図１：DNA 上のスライディング運動における p53 のリC 末端ドメインから構成される。
コアドメインは DNAンカーの関与に配列依存的に結合し、C 末端ドメインは非特異的にDNA に結合する。リンカーはコアドメインと 4 量体

引用文献形成ドメインの間にあり、2 つの DNA 結合ドメインをつないでいる。これまでに、私達は、ガラス基板へ[1] A. Murata, Y. Ito, R. Kashima, S. Kanbayashi, K.の DNA 整列固定法の開発や単分子蛍光顕微鏡による

Nanatani, C. Igarashi, M. Okumura, K. Inaba, T. Tokino, S.
Takahashi and K. Kamagata, J. Mol. Biol. 427, 2663–2678

観測によって、p53 の DNA 上のスライディング運動(2015). などを研究してきた[1]。しかし、リンカーの役割は依然として分かっていなかった。

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平成 30 年 1 月

業績紹介：人工金属酵素によるシクロプロパン化反応とカルベン中間活性種の観測を加えると、速やかに休止状態に戻りシクロプロパン
大洞 光司	  （大阪大学・A03 公募研究代表者）
林 高史	 （大阪大学・A03 公募研究連携研究者）	  	  	 化が起こっていることが明らかになった。このことか	 
ら、得られた化学種が金属カルベン種であることが示論 文 題 目 ： "Catalytic Cyclopropanation by Myoglobin

された。また天然のミオグロビンでも同様の実験を実Reconstituted with Iron Porphycene: Acceleration of

施したが、反応は起こらず、生成するカルベン種は速Catalysis due to Rapid Formation of the Carbene Species "やかに不活性な化学種に変化することがわかった。

著 者 ： Koji Oohora, Hiroyuki Meichin, Liming Zhao,	  天然のミオグロビンと再構成ミオグロビンのジアゾ

Matthew W, Wolf, Akira Nakayama, Jun-ya Hasegawa,

酢酸エチルに対する反応性の違いを評価するために

Nicoli Lehnert, Takashi Hayashi

DFT 計算によりエネルギーダイアグラムを見積もっ

雑誌巻号：J. Am. Chem. Soc. 139, 17265–17268 (2017).

た。反応において、金属カルベン種はどちらにおいてもシングレットが最安定であることがわかった。一方エチルジアゾ酢酸エチルを使ったスチレンのシクロで、ポルフィセンはポルフィリンよりも強い配位子でプロパン化反応に対し、近年、ヘムタンパク質を人工あり休止状態では天然ミオグロビンがクインテットで酵素として利用した系が多数報告されている。例えば、あるのに対し、再構成ミオグロビンではトリプレットミオグロビンやシトクロム P450 の変異体を用いた系が再安定であった。このことに起因して、項間交差のでは、高い収率、立体選択性を達成している[1]。また少なく、さらにカルベン錯体形成の活性化エネルギー人工補因子として鉄クロリンやイリジウムポルフィリも小さい再構成ミオグロビンでは反応が加速しているンを用いたミオグロビンの変異体では、それぞれ酸素ことが理論的にも支持された。

下での高い触媒活性および内部アルケンのシクロプロ	  以上のように、近年盛んに行われているヘムタンパパン化が達成されている。一方で、中間活性種としてク質によるカルベン錯体経由のシクロプロパン化につ活性な金属カルベン種が提唱されているが、ヘムタンいて、機構的な研究がほとんどされていなかった（本パク質中で捉えた報告はない。本論文では、ヘムの配論で述べたように従来では難しかった）が、再構成ミ位子であるポルフィリンの構造異性体であるポルフィオグロビンを用いて、本分野に一石を投じる結果を得センの鉄錯体を含む再構成ミオグロビンの反応性と中た。今後はタンパク質マトリクスを柔らかな反応場と間活性種の評価を行った。

して、さらなる高活性化を実施する予定である。

まず再構成ミオグロビンを使ったシクロプロパン化の触媒活性を評価した。ミカエリスメンテン型の触媒評価が可能であり、興味深いことに天然のミオグロビンに比べて、触媒活性を示す kcat/Km は 26 倍高かった。
また天然のミオグロビンではジアゾ酢酸エチルに対して、ミカエリスメンテンプロットは飽和しなかったが、再構成ミオグロビンでは飽和し、天然のミオグロビン
ではジアゾ酢酸エチルとの反応が律速段階であること

Fig. 1 再構成ミオグロビン（右）と想定される反応機が明らかになった。

構（左）次にストップトフロー法を用いてジアゾ酢酸エチルとの反応を評価した。天然のミオグロビン、再構成ミ引用文献

オグロビンにおいても顕著な吸収スペクトル変化が確[1] a) F. H. Arnold, et al. Science 339, 307-310 (2013).

認された。基質の濃度を変化させ、吸収変化から二次R. Fasan, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 54, 1744-1748

速度定数を算出すると、再構成ミオグロビンは天然の(2015).

ミオグロビンに比べて 600 倍ほど反応が加速している(2016). d) N. Lehnert et al. Inorg. Chem. 56, 5623-5635

ことが明らかになった。また再構成ミオグロビンでジ(2017).

アゾ酢酸エチルと反応して得られる化学種にスチレン

450b)c) J. F. Hartwig, et al. Nature 534, 534-537

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平成 30 年 1 月業績紹介：アルカンの水酸化反応に触媒活性を示す人工金属酵素の活性種の評価
2.0 M–1 s–1 と決定した。さらに基質にトルエンスルホ大洞 光司	  （大阪大学・A03 公募研究代表者）
林 高史	 （大阪大学・A03 公募研究連携研究者）	  	  	 ン酸ナトリウムおよびシクロヘキサンスルホン酸ナト	 
リウムを用いて二次速度定数を同様に、0.29 および論 文 題 目 ： "Manganese(V) Porphycene Complex

0.092 M–1 s–1 と決定した。この速度定数の対数値を C–

Responsible for Inert C − H Bond Hydroxylation in a

H 結合の結合解離エネルギーに対してプロットするとMyoglobin Matrix"

負の比例関係が得られた。その傾きは－0.13 であり、著 者 ： Koji Oohora, Hiroyuki Meichin, Yushi Kihira,C–H 結合の活性化は律速段階の一つになっているこHiroshi Sugimoto, Yoshitsugu Shiro, Takashi Hayashiとが明らかになった。一方でこの傾きは、これまで報雑誌巻号：J. Am. Chem. Soc. 139, 18460–18463 (2017).

告されている金属錯体の値に比べて緩やかであり、本系の反応性の高さが示唆された。またこの傾きの値は我々のグループでは、本来の補因子であるヘムの代触媒的に反応させて求めた反応速度を基に評価したプ

わりにマンガンポルフィセンを含む再構成ミオグロビ

ロットと同様な値を示したことから、サイクルにおけンが、天然のミオグロビンでは全く活性を示さないアる他のステップ（過酸化水素との反応や生成物の脱離ルカンの水酸化に触媒活性を有することを見出していの段階）ではなく、活性種と基質の反応が律速になっる[1]。ミオグロビンの種々の変異体や他の人工補因子ていることが明らかになった。

を含む再構成ミオグロビンでは触媒活性を示さないの	  以上のように、小さく単純なタンパク質であるミオに対し、マンガンポルフィセンのみが触媒活性を示す

グロビンを用いた人工酵素の機構的な研究について、理由を、中間活性種の評価と共に考察した(Figure 1)。

活性種に注目して評価した。特に、通常では寿命が長はじめに、触媒反応の pH 依存性を評価した。過酸

い化学種は安定、つまり反応性が低く、この点から触化水素を用いてエチルベンゼンの水酸化を pH7.0-9.0

媒活性は低いと考えられるが、ミオグロビンを用いたの条件で実施したところ、最も高い触媒回転数は 13

系ではむしろ高すぎる酸化反応活性はタンパク質によであり、pH8.5 のときであった。次にストップトフロ

る還元により速やかに失活すると考察される。これはー法を用いて、メタクロロ過安息香酸との反応を吸収

天然の水酸化酵素であるシトクロム P450 でも提唱さスペクトル変化により追跡した。２秒ほどで新たな化れており[2]、マンガンポルフィセンにおいても、水酸学種に変化し、20-40 秒ほどの半減期で反応前の化学化活性を酸化還元電位ではなくオキソ種の塩基性で達種に戻った。この化学種は酸化反応の良い基質である成していると考えられる。これらの結果を基盤に、現ABTS と速やかに反応することと、EPR 測定により在さらなる高活性化に向けて研究を実施している。

Mn(V)であると帰属された。さらにこの半減期は pHに大きく依存していることがわかり、pH8.5 において、最も長い半減期を有することが明らかになった。前述の通り、触媒的な反応においても pH8.5 が最適な pH条件であったことから、活性種の寿命が触媒回転数に影響していることが強く示唆された。
Fig. 1 再構成ミオグロビンによる C–H 結合水酸化とさらに、この活性種に対して水溶性の基質を反応さ想定される反応機構せることでシングルターンオーバーでの活性種の反応性評価を実施した。基質にはエチルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いて、大過剰の基質を加えたところ、引用文献休止状態に変化する吸収スペクトルが観測され、また[1] K. Oohora, Y. Kihira, E. Mizohata, T. Inoue, T.

当量の水酸化生成物を HPLC により確認した。この吸Hayashi J. Am. Chem. Soc. 135, 17282−17285 (2013).

収の時間変化について擬一次反応条件で見かけの反応[2] J. Rittle, M. T. Green, Science 330, 933−937 (2010).

速度を算出し、その見かけの反応速度を基質の濃度に対してプロットして、25 ºC における二次速度定数を451

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No. 53

平成 30 年 1 月

第２５回ワークショップ開催報告
高橋 聡 （東北大多元研・A02 計画研究代表者）
飯野 亮太（岡崎統合バイオ、分子研・A02 公募研究代表者）

理と応用について説明されました。
第四は、分子科学研究所の安藤潤博士に講演をいただきました。安藤博士は、アルキン修飾した小分子を用いて、アルキンの高波数のラマン散乱をバイオイメ

2017 年 9 月 20 日に、熊本大学において第２５回ワージングや薬剤スクリーニングに応用することを目指ークショップ「さまざまな環境下にて発現される生体しています。手法の高感度化のために表面増感ラマン

分子の柔らかさと機能」を開催しました。本ワークシ効果を組み合わせる取り組みが紹介されました。

ョップは、生物物理学会年会における共催シンポジウ第五に、名古屋大学の内橋貴之教授により講演をいムとして企画したものであり、100 人以上の聴講者をただきました。高速原子間力顕微鏡（高速 AFM）法

集めて活発な議論が交わされました。このワークショは生体分子のダイナミクス研究のためにもっとも成功ップについて報告します。

した手法の一つです。
内橋博士は、
高速 AFM 法を Cas9

本ワークショップは、異なる環境における生体分子の運動性の解明を中心テーマとして、分子動力学計算、in cell NMR、高速 AFM、光学顕微鏡観察などの新しによる DNA 切断機構の解明に用いた研究を発表されました。
最後に、ワークショップ企画者の１人でもある飯野い展開を担う研究者に、手法や研究対象についての展亮太教授による講演をいただきました。本講演では、望を議論いただくことを目的としました。また、アカ金ナノ粒子の散乱イメージングを用いてモータータンデミア・シニカ（台湾）所属の気鋭の若手研究者であパク質等のダイナミクスを高精度で観測した結果につる Chia-Lung Hsieh 博士を招待し、日本人研究者とのいて議論がなされました。

議論を通して親交を深めていただくことも目的としま

本ワークショップを通じて、さまざまな手法によるした。講演と議論は全て英語で行いました。

生体分子のダイナミクス研究の発展が実感されました。

はじめに、首都大学東京の伊藤隆教授に講演をいた

これには、本新領域研究のこれまでの成果も大きく寄だきました。in cell NMR は、細胞内におけるタンパ与しています。一方で、細胞や生体膜など、複雑で多ク質の構造を原子レベルで観測できる唯一の手法です。
伊藤教授は in cell NMR 測定を可能とする感度向上や数の成分により構成される系の理解には、数多くの技術的な課題が待ち受けています。各手法を掘り下げるデータ解析のための数々の新手法を説明され、細胞中研究者の取り組みと、分野横断的な共同研究の両方がと溶液中におけるタンパク質の構造や安定性の違いを求められます。また、国内だけでなく海外の研究者と議論されました。の積極的な連携や共同研究が重要になると考えます。

次に、分子科学研究所の森俊文博士に講演をいただきました。分子動力学計算の進展により、比較的小さいタンパク質であればミリ秒以上の長時間のダイナミクスの計算が可能です。森博士は、計算の結果得られる膨大なデータをどのように解釈するかという課題について、小タンパク質のフォールディングを例に報告されました。特に、フォールディング過程の不均一性や遷移状態を乗り越える時間の見積もりなどについて議論を行いました。
第三に、Chia-Lung Hsieh 博士に講演をいただきました。Hsieh 教授は膜タンパク質に金ナノ粒子をラベルし、ビーズが発する散乱光を励起光との干渉現象を用いて高感度検出する iSCAT 法を開発されてきまし写真：ワークショップ終了後に Chia-Lung Hsieh 博士た。本手法を用いることで驚くほどの感度と位置精度（前列左から二番目）を囲んでさらなる議論を行った。

でタンパク質の運動の観察が可能です。この手法の原452

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No. 53

平成 30 年 1 月

城塚達也博士（森田 G 博士研究員）茨城大学助教に栄転
続いて、城塚さんは帯電した界面における SFG 分

森田 明弘（東北大院理・A01 計画研究代表者）

光法の 3 次の感受率の計算を世界的に初めて成し遂げ

本領域 A01 計画班の森田グループで博士研究員とて明らかにしました。[2] 帯電した界面での SFG は、して活躍された城塚達也博士が、茨城大学工学部の助電極界面やシリカなど多くの固液界面への応用で現れ教のポジションを得て栄転されることになりました。

ますが、そのスペクトル中には帯電の効果が 3 次の寄

城塚さんは 2014 年に私の研究室に博士研究員として与として含まれています。彼はその効果を理論計算で加わり、それ以降本グループの界面分光の理論の発展曖昧さなく明らかにできることを示し、固液界面のにおいて中心的な役割を果たしてきました。今回そのSFG から界面情報を得る解析をきれいに示しました。

成果を高く評価されて、昇進されたことを心よりお祝

この成果は本新学術領域の Phys. Chem. Chem. Phys.

い申し上げます。

特集号で発表され、Hot Article にも選出されました。

城塚さんは早稲田大学の出身ですが、京都大学理学（ニュースレター54 号に掲載予定）研究科の大学院に進学して学位を取りました。大学院

彼は普段から非常に研究熱心で、研究室内の学生か時代には谷村教授や安藤准教授（当時）のもとで、水らは兄貴分のような、ムードメーカーのような存在で溶液中のプロトン移動や振動ダイナミックスの理論研いてくれました。本新学術領域の研究で成果を上げる究をされていました。私とは彼がまだ京大の谷村研のにつれて、物理化学のコミュニティーの中でも認知を大学院生だった頃に、広島での分子科学夏の学校で初上げていったと思います。最近では周りから目をかけめて知り合いました。私が講師をした界面分光の分科ていただいて、若手研究者としていろいろと招待講演会に参加してくれて、休み時間中にも物おじせずに突にも呼んでいただくようになりましたので、研究者ポっ込んだ質問をしてくれたことを思い出します。学位

ジションを獲得するのは時間の問題だと思っておりまを取得後にフランスの Ecole Normale Superior のした。これから独立した後も、理論化学の若手の代表

Damian Laage 教授のもとで博士研究員となり、溶液格として、ぜひ活躍していってほしいと願っておりま

中での振動デコヒーレンスの量子効果の理論研究に従す。

事しました。そこで国際経験と流暢な英語を身につけて、私の研究室に加わりました。

引用文献

彼は私のグループに加わって、まず振動差スペクト[1] T. Joutsuka and A. Morita, J. Chem. Theory Comput., 12,ルの理論計算の研究を成し遂げました。[1] 系のなか

5026-5036 (2016); J. Phys. Chem. B, 120, 11229-11238

で一部のみ異なる 2 つのスペクトルの差は、その部分(2016).の情報を選択的に取り出す方法として、実験の測定で[2] T. Joutsuka, T. Hirano, M. Sprik, and A. Morita, Phys.

よく用いられます。しかし理論計算で微小な差スペク

Chem. Chem. Phys., DOI: 10.1039/C7CP01978E (2018).

トルを解析しようとしても、微小な差を求めるには莫
大な統計平均が必要で、実際上は困難でした。我々は2 つのスペクトルを求めて差をとるのではなく、差スペクトルそのものを直接に計算する一般的な理論手法を考案して、この困難をクリアしました。彼はそのプロジェクトにおいて、新たな理論の開発とプログラムの実装を完成させました。開発当初は困難の連続でしたが、持ち前の熱意で成功に導いてくれたのは彼の力です。この成功体験は、私からみても彼にとって大きな財産になったように思います。研究者として独り立ちする自信を身につけ、明らかに成長を遂げたと感じました。

研究室でのディスカッションの様子

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No. 53

平成 30 年 1 月

A02 班内橋グループの小財稔矢君が第 55 回日本生物物理学会において学生発表賞を受賞

内橋 貴之（名古屋大・A02 公募研究代表者）

ング間隙にα6 がグリグリと入り込んでリングを解体し、α6 がα7 のリング中心穴に嵌まり込むことで、

A02 公募研究代表者・内橋グループ（名古屋大学）リングの再会合を防いでいると考えられます。分子のの小財稔矢（金沢大学修士課程 2 年生；名古屋大学の結合解離をその場観察できる高速 AFM の利点を存分指導受託学生）君が平成２９年９月１９−２１日に熊本に発揮することができたわかりやすい結果で、小財君

大学黒髪キャンパスで開催された第５５回日本生物物の英語発表の特訓成果も相俟って受賞することが出来理学会年会において学生発表賞を受賞しましたので、たと思います。この成果は論文としても発表し、ニュご報告いたします。

ースレターNo.51 にも掲載していただきました。小財

日本生物物理学会では、昨年度から学生発表賞を新

君は今年度で修士課程を修了し、春にはスイスバーゼ

しく設立し、年会において優れた発表を行った学生会

ル大学の博士課程入学のために旅立ちます。今回の受員の顕彰を行っています。本年度は学会初日の午後に賞を励みに、より一層研究に精進し、世界で活躍する口頭発表を行った学生会員の中から 20 名が受賞しま研究者に育ってくれるものと期待しています。

した。生物物理学会の年会では発表および質疑応答はまた、本生物物理学会では、内橋が高速 AFM 装置英語で行われるため、学生にとって口頭発表はちょっのセットアップに協力し、共著者として発表した演題”と敷居が高いのか、ポスター発表で選考された昨年にLoss of Nuclear Pore Selective Barrier Revealed by比べ申込者が少なかったようです。昨年は 53 名の受High-Speed Atomic Force Microscopy in Colorectal

賞者がいましたが、今年は 20 名と半分以下になってCancer Cells”でも発表者の Mahmoud S. Mohamed

いました。

（金沢大学博士課程 2 年生）さんが学生発表賞を受容

小財君は今回「高速 AFM で明らかにされたα7 ホしましたので、あわせて報告いたします。この発表でモ 14 量体のα6 による解体過程」という講演題目で発は、高速 AFM によるヒト大腸がん細胞の核膜孔の抗表をおこないました。

がん剤による核膜孔の形態変化について報告しました。

真核生物の 20S プロテアソームを構成するαリング

本成果も論文発表されていますので(ACS Nano 11,はα1〜α7 の 7 種類の異なるサブユニットからなる5567-5578 (2017))、ご興味が有る方はご一読頂ければ

ヘテロ 7 量体ですが、α7 サブユニットは単独で 14と思います。

量体に自己集合することが知られています。この 14量体はα7 のホモ 7 量体リングがスタックしたダブリング構造を取っています。これまでにα7-14 量体がα6 サブユニットによって 7 量体に解体されることは超分子質量分析と超遠心解析で明らかにされていましたが、そのメカニズムは不明でした。α7-14 量体がα6サブユニットによってどのように解体されるのか実際に、高速 AFM で観察してみようということで、小財君は学部 4 年生時からこのテーマに取り組み、基板や懇親会での日本生物物理学会会長（名工大・神取秀樹先生）最適な実験条件を検討して解体過程を可視化することとの記念撮影。一番手前が小財君。Mohamed さんは残念なに成功しました。観察の結果、α7-14 量体のダブルリがら懇親会に不参加でした。右が後日郵送されてきた賞状でング間のスタッキングがさほど密ではなく、数 nm のす。

間隙が過渡的に発生することが分かりました。また、解体されたα7 のリング中心穴とα6 が結合解離を繰り返し、さらに、時間とともに結合時間が長くなることがわかりました。要するに、α7-ダブルリングのリ454

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No. 53

平成 30 年 1 月

Case Western Reserve 大 Palczewski 研究室との国際共同研究報告

片山 耕大(名工大・A03 計画研究連携研究者)

活性 (光非依存的な活性) を示すことがわかった。暗榎本 暁子 (名工大・A03 計画研究協力者 M1)

状態でのロドプシン活性の増加は光に対する感度の悪化をもたらし、夜盲症の原因となるものと考えられる。
榎本さんにとっては暗室で赤ランプのもと、英語のコ

柔らかな分子系における国際共同研究のための研究ミュニケーションを行う貴重な経験になったに違いな者派遣・招へい支援制度を利用させていただき、2017い。現在、日本では赤外分光、米国では G タンパク質年 12 月 5 日から 9 日までハワイで開かれた GPCR活性化に関する論文用のデータ解析中であり、今回のworkshop2017 に参加し、10 日から 17 日まで M1 の榎成果は、年内に論文としてまとめたいと考えている。

本 さ ん と と も に 米 国 Case Western Reserve 大 学 の今 回 の 国 際 共 同 研 究 派 遣 に際 し て 、 私 は GPCR

Palczewski 教授の研究室で共同実験を行った。

workshop2017 に参 加し、 視物 質ロド プシン を含む

ロドプシンは網膜の桿体細胞に存在する光受容タン

GPCR (G-protein coupled receptor) の作動メカニズムにパク質であり、我々の暗所視を担う。暗中では不活性関する最新の知見を調査するとともに、”Photocyclic

状態で安定だが、光を吸収すると発色団であるレチナ

behavior of rhodopsin induced by an atypical isomerizationールが異性化し、タンパク質が構造変化することで活mechanism” (光退色しない視物質ロドプシンのシグナ性状態になり、光刺激をシグナル伝達できるようになル伝達機構の解明) という題目でポスター発表した。

る。このようにロドプシンは、レチナール結合ポケッ

我々の網膜中で光を吸収したレチナールはロドプシン

トの“柔らかさ”を巧みに利用することで、高感度のから解離するため (退色)、連続して光が吸収できるよ光吸収を実現している。ロドプシンの変異は時としてうに絶えずレチナールが供給されなければならない。

その絶妙なバランスを崩し、夜盲症などの視覚障害をもしレチナールの供給が遅れるとロドプシンが再生さきたす。T94I 変異体は夜盲症の原因として知られていれず、網膜疾患につながる恐れがある。今回、私はレるが、その分子メカニズムはわかっていなかった。我々

チナールの異性化をブロックした合成レチナール (アは高精度低温赤外分光法を T94I 変異体に適用するこナログレチナール) を用いることで、光退色しないロとで、レチナール周辺の水分子を含む水素結合環境がドプシンの作成に成功し、このロドプシンが G タンパ野生型とは異なることを見出した。

ク質活性化能を維持していることを明らかにした。まこの仕事を論文化するにあたり、T94I 変異体の G タ
ンパク質活性化能を調べることはきわめて重要になる。
そこで私が昨年度まで留学していた米国の Palczewski研究室との共同研究を行うこととした。手法としては、
G タンパク質がロドプシンと相互作用するとトリプトさに “柔らかさ”が光に強いロドプシンの作成を可能にしたわけであるが、アナログロドプシンは光情報変換効率が低いという問題もあり、今後の網膜疾患の治療薬開発に向けて様々なディスカッションができた。
最後に、ご支ファン (Trp) の蛍光が消光される一方、GTP が結合す援をいただいた

ると G タンパク質がロドプシンから解離することで蛍本新学術領域の光が上昇する現象を利用するものであり、測定そのも関係者の方々にのは難しくないが、G タンパク質をウシの網膜から大量に単離・精製できるのは Palczewski 研の強みである。
Palczewski 研の博士課程の学生、Sahil Gulati 君は信この場をお借りして深く御礼申し上げます。

頼できる共同研究者であるため、当初は T94I 変異体を米国に送ることを考えたが、信号の小さな T94I 変異体の赤外分光データを頑張って測定してくれた榎本さん

暗室実験する榎を実験の現場に立ち会わせたいと考え、本支援制度に本 さ ん 、 Gulati申請させていただいた。幸い採択いただき、彼女とと君もにクリーブランドで活性実験を行うことができた。

＠Case

Western Reserve

実験の結果、野生型と比較して T94I 変異体は高い常時

大学

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