蛋白質物理生物学研究室

Laboratory of Physical Biology

蛋白質研究所准教授

鈴木 団(Madoka SUZUKI)

suzu̲mado

URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/physical̲biology/

ヒトが体温を保てるのは、熱を放出する（熱産生する）仕組みがあるからです。

また熱産生は、動植物に広く見られます。
私たちは、この熱産生にまつわる現象を細胞の空間スケールで理解したい！という動機から、局所的に熱刺激したり、温度を光学顕微鏡で測る技術を開発して、生体分子から生物個体へと空間スケールを縦断して応用しています。興味に基づく真理探究のテーマと、疾患に関するテーマの両方を、国内外の共同研究者と進めています。

Humans can maintain body temperature becauseof their heat-releasing mechanism (thermogenesis).
Thermogenesis has also been widely observed inplants and animals. We aim to understand thephenomena related to thermogenesis at the cellularscale. We are developing techniques for localized
thermal stimulation and temperature measurement
using optical microscopy and applying them acrossspatial scales from biomolecules to individualorganisms. We are pursuing curiosity-driven anddisease-related projects through domestic andinternational collaborators.

局所熱励起と温度イメージング技術の開発

動物の温度センサーとして発見されたイオンチャネル（2021年ノーベル生理学・医学賞）に限らず、例えば酵素反応のように、一般に細胞の生化学反応には温度依存性があります。
そこで、あらゆる細胞が多種多様なやり方で温度応答する、と考えることもできるでしょう。
この仮説を実験的に検証する単純な方法は、細胞を光学顕微鏡で観察しながら熱刺激を与えてみることです。
そこで私たちは、光熱変換（光を吸収して熱を放出すること）や定量イメージング（あるパラメータの空間分布を得ること）といった物理化学的概念を組み合わせた技術を、光学顕微鏡と蛍光プローブを利用して開発しています。

生物学的課題への応用
私たちは開発した技術を利用すること
で、細胞の熱応答がどのタンパク質のどのような熱応答から生じるのかを明らかにし、また同じ仕組みは、細胞自身の熱産生に対しても働いているのだろうか？といった問いに答えようとしています。例えばこれまでに、細胞内で局所的に生じる熱の流れが、翻訳や発生、あるいは筋収縮のような生理機能に様々な影響を与えうることを発見しました。
また熱と細胞応答のバランスが崩れると悪性高熱症といった重篤な疾患を
図１..私たちが開発してきた光を用いて細胞を局所加熱する手法と、そうして引き起こす可能性も見出して来ました。
形成された温度勾配や温度変化を計測する手法（Biophys Rev 2021より改変）
Development of local thermal excitationand temperature imaging methods
Not only ion channels discovered as temperature
sensors in animals (Nobel Prize in Physiology orMedicine 2021), but also biochemical reactions in cells ingeneral, for example enzymatic reactions, are temperaturedependent. Therefore, it can be assumed that all the cells
respond to temperature in a wide variety of ways. A
simple way to experimentally examine this hypothesis isto apply a thermal stimulus to cells while observing themunder an optical microscope. Therefore, we aredeveloping methods that combine physicochemicalconcepts, such as photothermal conversion (absorbing
light and releasing heat) and quantitative imaging(obtaining the spatial distribution of certain parameters),
using optical microscopy and ﬂuorescent probes.
Applications in life sciences
Using our developed methods, we are trying toanswer questions such as what proteins are responsible
for the thermal response of a cell and whether the samemechanism works for the cell's own thermogenesis. For
example, we found that localized heat ﬂow within a cell
can aﬀect translation, development, and physiological
functions such as muscle contraction. We also
discovered that imbalances between heat and cellularresponses can lead to serious diseases, such as malignant
hyperthermia.

図２．
開発した新しい手法をタンパク質から生物個体まで様々な空間スケールの生物実験系へ応用して、好奇心に基づく基礎生命科学のテーマと疾患に関するテーマの両方を、国内外の共同研究者と進めている研究室選びは、後々まで効いてくる、とても大事な分かれ道です。
自分に合う、良い場所を見つけてください！
Choosing your laboratory is an important
occasion that will have an effect for a longtime. Wishing you that you could find a placethat fits you well!

〒565-0871 大阪府吹田市山田丘3-2
大阪大学蛋白質研究所
TEL：06-6879-8628
FAX：06-6879-8629

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