ニューズレター

2022 ｜ 12

CBI 研究機構 量子構造生命科学研究所

Contents
NEWS Letter 発行について

1

CBI 学会 2022 年大会のシンポジウムを終えて２

CBI 研究機構量子構造生命科学研究所
NEWS Letter 発行について
所長

上村 みどり

研究室紹介
大阪大学 蛋白質研究所 超分子構造解析学研究室 ３
金沢大学ナノ生命科学研究所

Giving Day になってしまいました。コロナ

薬物代謝安全性学研究室 ４
Wu x i B i o r t u s B i o s c i e n c e s C o . L t d□ ホームページ
https://qslsl.com/index.html□ お問い合わせ
https://qslsl.com/inquiry/contact

月日のたつのは早いもので、もう Thanks

５

感染症は収まる気配はないですが、皆様は、お元気でおすごしのことと存じます。
昨年４月にスタートいたしました量子構造
生命科学研究所は、おかげさまで、１年を迎えました。研究所の使命といたしまして、すべての人が参加できるオープンな無料のオンラインセミナーを開催することと、創薬研究で未充足な SBDD 技術の開発を伴う創薬プロジェクトを実施するという二本柱だてをめざしております。昨年度は、CBI 大会中も含めて、Cryo-EM や、中性子解析までを含む最新の情報を、アカデミアだけでなくベンチャーの方々に最新の研究を紹介していただくために、４

法人会員回のオンラインシンポジウムを実施し、今年度もすでに７月末に「生体分子の動的挙動解析への挑戦 試料調製から解析まで Ⅲ」題して５回目を実施し、12/6 には、MicroED にフォーカスしたオンラインシンポジウム
では１８０名以上の参加登録をいただいております。また、法人会員もBiortus 社をはじめとして Thermo Fisher 様、
桂化学様、
セラバイオファーマ様にこのような研究所活動をサポートしていただいております。
また、昨年 11 月には、CYP 研究会をたちあげ、VitamineD3 に関与する代謝酵素 CYP を対象に最新の SBDD 手法による古くて新しいＣＹＰ研究にかかわる創薬を開始いたしました。10 月には３年ぶりに現地開催されました船堀で開催されました CBI2022 大会では「代謝酵素を対象とした SBDD 手法の開発」というタイトルでメインホールにてシンポジウムを開催いたし、一年間の研究成果の一端をご紹介することができました。来
年以降は、いくつかの論文として形にしていきたいと思っております。と同時に、外部資金獲得をめざしていきたいと思っております。これら活動進捗を含め、研究所についてこれまでオンラインシンポジウムにご参加いただいた皆様むけに、アップデートという形で（２回～３回 / 年）のペー
スで最新情報をお届けすべく NEWS Letter 発行をすることをいたしました。法人会員第一号として手をあげてくださった Biortus 社のビジネスアッ
プデートおよび、おなじく個人会員第一号として日頃からセミナーの開催にご協力を賜っております阪大蛋白研の中川先生の研究室およびＣＹＰ研究会の中心メンバーでもある金沢大学薬学部の中島先生の研究室のご紹介を掲載させていただきました。今後とも、法人、個人会員とも募集しておりますので積極的に研究所運営にかかわり、いっしょに活動したい方がおられましたら、ぜひ、お気軽にお声がけください。

1

CBI 学会 2022 年大会のシンポジウムを終えてに対する基質の結合様式や反応性予測への展開が可能になります。今後も引き続き実験と議論を重ね、実りある成果に繋げて上席研究員 近藤 史郎

いきたいと思います。

CBI 学会が今年 10 月 24-27 日、東京の船堀ホールにおいて開催されました。本大会において量子構造生命科学研究所の主催で、『代謝酵素を対象とした SBDD 手法の開発』というタイトルでシンポジウムを企画いたしました。特にビタミン D3 の代謝に関わるシトクロム P450（CYP）という酵素に焦点を当て、ビタミン D3 誘導体の代謝による生理活性の変化の解説に始まり、キーとなる代謝酵素の水素原子を含めた絶対構造の解明に向けた X 線、中性子線、Cryo-EM の取り組み、さらには計算科学による構造解析の経過が発表されました。これらの研究は現在、量子構造生命科学研究所の中の研究会活動の一つとして、それぞれの分野の最先端で活躍されている先生方とともに共同研究しているものです。

シンポジウム発表者の皆さん

CYP 代謝酵素はヘム鉄を含む金属タンパク質であり、電荷状（左から帝京大学・橘高敦史先生、富山県立大学・榊利之先生、
上村みどり所長、理化学研究所・米倉功治先生、量子科学技術
研究開発研究機構・玉田太郎先生、京都大学・杉山正明先生、
株式会社モルシス・東田欣也先生、近藤史郎）

態や水和状態を含む正確な構造情報が絶対的に不足していますので、これをいろいろなアプローチで解明できれば薬物相互作用に関する予測だけでなく、様々な疾患に関わる酵素や受容体< シンポジウムプログラム > 10 月 25 日 15:30-17:00

S-01 CBI 研究機構 量子構造生命科学研究所 『代謝酵素を対象とした SBDD 手法の開発』
モデレーター：上村 みどり（CBI 研究機構 量子構造生命科学研究所）、近藤 史郎（CBI 研究機構 量子構造生命科学研究所）
講演：「量子構造生命科学研究所のプロジェクトとして CYP に取り組む意味について」
上村 みどり（CBI 研究機構 量子構造生命科学研究所）「医薬品の代謝予測および創薬ターゲットとしての CYP」
榊 利之（富山県立大学）「CYP24A1 代謝に抵抗する VD3 誘導体の合成化学」
橘高 敦史、高野 真史、川越 文裕（帝京大学）「CYP を対象とした Cryo-EM」
米倉 功治、濵口 祐、高場 圭章、川上 恵典、眞木 さおり（理研 / 東北大学）「CYP を対象とした X 線＋中性子結晶構造解析の取り組み」
玉田 太郎、平野 優（量子科学技術研究開発機構）「溶液散乱による CYP の溶液構造解析の展開」
杉山 正明（京都大学）「CYP の計算化学的解析手法への期待」
東田 欣也（株式会社モルシス）、栗田 典之（豊橋技術科学大学）
おわりに
近藤 史郎（CBI 研究機構 量子構造生命科学研究所）

2

－研究室紹介－

１つで多剤耐性化が問題となっている薬剤排出ポンプ複合体を大阪大学 蛋白質研究所 超分子構造解析学研究室

ターゲットに、異物／薬剤の認識機構や排出機構を理解し、新しい作用機序に基づく治療薬の開発につながる知見を得る事を中川 敦史

目指しています。

私たちの研究室は、1988 年４月に蛋白質研究所附属生体分

SPring-8 の蛋白研ビームライン（BL44XU）は、格子定数の子解析研究センターの１研究室として設置され、1999 年 3 月

大きな結晶にも対応できるビームラインとして、蛋白研の共同に中川が北大から異動した時から、実質的な研究室活動を開始

利用・共同研究拠点活動や AMED 創薬等先端技術支援基盤プ

しました。当時の蛋白研では、月原冨武先生が様々な外部資金

ラットフォーム（BINDS）を通して、国内外の多くの研究者の等を獲得され、また各所との様々な調整を経て、月原先生と山方に利用して頂いています。また、他の国内のタンパクビーム

下栄樹助手（現・准教授）を中心に多くの方々のご協力を得な

ラインにはない擬似の 4 軸回折計の動きを行うことができる多がら、SPring-8 として始めての専用施設（ビームライン）の設

軸ゴニオメータ（SmarAct 社 SMARGON）を利用した新たな置を進めていたところでした。蛋白研ビームライン（BL44XU）

測定法や、機械学習を組み合わせた自動構造解析法の技術開発

は、コミッショニングを経て 2000 年 4 月より正式の運用を開なども行っています。

始し、設置後も、様々な予算的・人的な支援を受けて高度化を継続して行いながら、現在に至っています。 私たちの研究室では、蛋白研ビームラインの高度化や共同利用を進めながら、構造解析のブレークスルーを目指した技術開発や構造生物学研究を行っています。
複雑な生命現象も、突き詰めると様々な分子間の相互作用や反応の積み重ねによって成り立っていると考えています。私たちの研究室では、その中心を担う蛋白質や生体超分子複合体など生体高分子の詳細な原子構造決定と、構造に基づいた分子機構の解明を目標としています。これまで、多くの方々との共同研究を通して、数多くの蛋白質の構造解析を行ってきましたが、現在は、電位センサー蛋白質と緑膿菌由来多剤排出ポンプ複合体の構造解析の２つをメインテーマに研究を進めています。前者は、カリウムチャネルやナトリウムチャネルなどの電位依存性イオンチャネルと相同の電位センサードメインを持ちながら、イオンの選択性と透過を担うポアドメインを持たない蛋白質ファミリー蛋白質についての研究で、例えば、電位依存性フォスファターゼ（Voltage Sensing Phosphatase: VSP）の機能

クライオ電子顕微鏡により構造決定された緑膿菌由来多剤排出蛋白質複合体（MexAB-OprM）（2 種類の会合状態を示す）である、膜電位変化がどのように酵素活性を制御するかについての理解などを目指しています。後者は、院内感染の原因菌の研究室メンバーの集合写真（2022 年 4 月撮影）3

－研究室紹介－

けも求められています。当研究室では、加水分解酵素や還元酵

金沢大学医薬保健研究域薬学系

素など多様な酵素を対象に、それらの基質特異性や阻害特性、遺伝子多型の影響などを解明する研究を進め、創薬に役立つ

金沢大学ナノ生命科学研究所 薬物代謝安全性学研究室

基盤情報を構築しています（Fukami, Yokoi, and Nakajima,

中島 美紀

Annu Rev Pharmacol Toxicol, 2022）。

疾病の治療のために投与された医薬品化合物の多くは、生体

ま た 当 研 究 室 は、 金 沢 大 学 が 2017 年 に 日 本 学 術 振 興

外へ排泄されやすくするために、生体内で水溶性の代謝物に変会 世 界 ト ッ プ レ ベ ル 研 究 拠 点 プ ロ グ ラ ム (World Premier

換されます。この変換反応を担う薬物代謝酵素は、主に解毒酵International Research Center Initiative, WPI)素として働いていますが、プロドラックの活性化や、有害作用に 採 択

さ れ て 設 立 さ れ た ナ ノ 生 命 科 学 研 究 所（https://nanolsi.

の原因となる反応性代謝物の生成を担うこともあり、薬効や副kanazawa-u.ac.jp）にも属しており、「細胞内外に残された未作用を左右する鍵因子となっています。私の研究室には、深見

踏ナノ領域を開拓し、生命現象の仕組みを原子・分子（≒ナノ達基 准教授、中野 正隆 助教、ビヤニ マドゥ 特任助教ならびレベル）で理解する」ことを目標とした異分野融合研究も展開に毎年 20–25 名ほどの学部生・大学院生が所属しており、創しています。その一例として、細胞増殖抑制効果を示す活性型薬や医薬品の適正使用の推進に貢献することを目指して、多様

ビタミン D3 を分解する CYP24A1 を特異的に阻害する DNA

な研究テーマを進めています。

アプタマー分子を同定し、この分子は、活性型ビタミン D3 にシトクロム P450 を含めた種々の薬物代謝酵素の発現量には、よるがん細胞の増殖抑制効果を強めることを、富山県立大学のそれぞれ 50–100 倍ほどの個人差が認められることが多く、薬榊 利之先生・安田 佳織先生との共同研究により明らかにしま

効や副作用の個人差の原因ともなるため、そのメカニズムの解した。この研究の中で、DNA アプタマーの CYP24A1 への結明が求められています。これまで、核内受容体を介した転写調合様式を分子ドッキングシミュレーションや高速原子間力顕微節や DNA メチル化などのエピジェネティックな制御について

鏡 (HS-AFM, high-speed atomic force microscopy) を用いはよく研究されてきましたが、私たちの研究室では、マイクロて分子レベルで解明しました (Biyani et al., ACS Appl Mater

RNA による転写後調節の役割を見出して以来、最近では RNA

Interfaces, 2022)。その結果をもとに DNA アプタマー構造を編集や RNA メチル化などの RNA 修飾を介した薬物代謝酵素のさらに最適化し、抗がん効果を in vivo で検証する研究に取り

転写後調節機構を解明し、薬物代謝のみならず脂質代謝や酸化組んでいます。

ストレスに対する生体応答への影響なども明らかにしています

新たな融合研究もどんどん展開したいと思っていますので、（Nakano and Nakajima, Drug Metab Dispos, 2022）。

共同研究ができそうなテーマがありましたら、お気軽にお声が近年、製薬企業における創薬スクリーニングにおいて、シト

けいただければ嬉しく思います。どうぞよろしくお願いします。

クロム P450 以外の酵素（non-P450 酵素）で代謝される医薬品候補化合物が開発ステージに進むことが多くなっていること

https://www.p.kanazawa-u.ac.jp/~taisha/index.htmlもあり、P450 より研究が遅れている non-P450 酵素の特徴づ

研究室メンバーの集合写真

4

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ニューズレター2022 年 12 月号

発行者・著作権：CBI 研究機構 量子構造生命科学研究所
発行責任者：上村 みどり
編集者：平坂 雅男
発効日：2022 年 12 月 1 日

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