吉田賢右
概要
群馬県前橋市出身の分子生物学者、生化学者である。ATP合成酵素を構成するサブユニットの単離精製と再構成に成功するとともに、世界で初めてサブユニットの構成比を明らかにするなど、ATP合成酵素の研究の先駆けとして知られている。また、ATP合成酵素が回転による力学的作用を利用し、プロトンの電気化学的エネルギーをアデノシン三リン酸の化学的結合エネルギーに変換していることを発見した。これらの発見は、ポール・ボイヤーの「回転触媒説」などに影響を与えるとともに、アデノシン三リン酸合成反応のメカニズムを確定させることに繋がった。また、自治医科大学医学部、東京工業大学理学部・生命理工学部・資源化学研究所、京都産業大学工学部・総合生命科学部にてで教鞭を執った。東京工業大学では資源化学研究所の所長に就任し、京都産業大学では構造生物学研究センターのセンター長に就任するなど、要職を歴任した。
生い立ち
1944年2月、群馬県前橋市にて生まれた。生家は煎餅の製造、販売を手がけていた。高等学校の恩師から東京大学を勧められ同大学への進学を決意し、1962年東京大学に入学。理学部生物化学科に進んだ。野田春彦の研究室に在籍し、ウサギの筋肉に含まれるミオシンの重合について研究した。筋肉の研究で知られていた江橋節郎の研究室にてミオシンを調製させてもらい、それを持ち帰って解析していた。1966年3月東京大学を卒業。東京大学大学院理学系研究科生物化学専攻修士課程に進学し、今堀和友の指導の下でリボソームのリボ核酸について研究した。1968年、東京大学大学院修士課程を修了。また、この頃大島泰郎が助手として今堀の研究室に着任し、好熱菌の生化学について研究を開始した。それに関心を持ち、博士課程では大島の指導の下で好熱菌のホスホフルクトキナーゼについて研究した。その結果、このホスホフルクトキナーゼは高温でも制御機構を失わないアロステリック酵素であることを実証するとともに、アロステリック酵素の未知の調節因子を発見した。1972年3月、東京大学大学院博士課程を修了、理学博士。
研究者として
大学院修了後は、なかなか職が見つからなかった。そんな中、香川靖雄が新設の自治医科大学に教授として着任すると聞き、香川に採用を依頼する手紙を出した。その結果、1972年10月に自治医科大学に採用されることになり、医学部助手となった。医学部第一生化学講座を請け持ち、香川をはじめ曽根旉史らとATP合成酵素の研究に取り組んだ。1978年10月、自治医科大学医学部講師に昇任した。以降も引き続いて第一生化学講座を受け持った。その後、ウィリアム・アリソンの研究に興味を持ち、アメリカ合衆国に渡ってアリソンから指導を受けた。1985年4月、東京工業大学に転じ、理学部助教授に就任。大学院の恩師である大島泰郎がその頃東京工業大学で教鞭を執っており、大島が主宰する研究室に在籍することになった。1989年12月、東京工業大学理学部教授。1990年6月には、東京工業大学の生命理工学部が、1992年4月からは東京工業大学資源化学研究所が本務となった。その間、学内の要職を歴任した。一例としては、石田愈の後任として、2005年4月1日に資源化学研究所所長に就任している。2009年3月31日東京工業大学を定年退官。最終講義の題は「？・・・・・！」であった。、同年3月、東京工業大学名誉教授。同年、京都産業大学工学部の教授に就任。翌年、京都産業大学総合生命科学部教授に就任した。総合生命科学部においては、主として生命システム学科の講義を担当した。京都産業大学においても、構造生物学研究センターにてセンター長に就任するなど、要職を歴任した。2014年3月、定年により京都産業大学の教授の職を退いた。その後は、京都産業大学のシニアリサーチフェローとなった。
研究
専門は生物学であり、特に分子生物学、生化学といった分野の研究に従事してきた。特にATP合成酵素の研究においては、そのパイオニアとして知られている。
自治医科大学勤務時代は、香川靖雄、曽根旉史らとATP合成酵素の研究に取り組んだ。当時、ミトコンドリアや葉緑体および細菌のATP合成酵素について、ピーター・ミッチェルが「化学浸透説」を提唱しており、膜を介した水素イオンの濃度勾配によりアデノシン三リン酸を合成していると主張していた。しかし、化学浸透説は、学界では長年にわたって顧みられることはなく、無視された学説であった。1976年、吉田は香川、曽根らとともに好熱菌のATP合成酵素や好塩菌のバクテリオロドプシンを用いて、濃度勾配に従って流れる水素イオンによりアデノシン三リン酸が合成されることを実証し、ミッチェルの化学浸透説が正しいことを証明した。その2年後、ミッチェルはノーベル化学賞を受賞した。のちにミッチェルは、自治医科大学を訪問し吉田らと対面を果たしている。
1989年には、ATP合成酵素のサブユニット構成を超遠心分析とアミノ酸分析によって調査し、α₃β₃γ₁δ₁ε₁というサブユニット構成比を世界で初めて確定した。さらに、生化学的に安定している好熱菌のATP合成酵素を用いて、ATPase活性をもったα₃β₃複合体やα₁β₁ダイマーの調製に成功した。1995年には、α₃β₃γ複合体発現系の構築にも成功した。これら一連の研究業績は、その後のATP合成酵素に関する研究に多大な影響を与えた。一例としては、吉田の研究成果を基にして、ポール・ボイヤーが「回転触媒説」を提唱したことが挙げられる。のちにボイヤーは吉田に手紙を送り、回転触媒説を思い付いたきっかけは吉田の研究成果であったことを明らかにしている。
1997年、吉田と野地博行、安田涼平らは、ATP合成酵素の中心軸となるγサブユニットが実際に酵素の中で回転している様子を映像で撮影することに成功した。その結果、ATP合成酵素が回転による力学的作用を利用して、プロトンの電気化学的エネルギーをアデノシン三リン酸の化学的結合エネルギーに変換していることを発見した。γサブユニットの回転が実際に観察されたことで、アデノシン三リン酸合成反応のメカニズムは確定的となり、回転触媒説が正しいことが証明された。ウシのATP合成酵素のF₁結晶構造を確定させ、のちに回転触媒説を支持したことで知られるジョン・E・ウォーカーに、この映像を直接見せたところ、大いに驚いた。また、回転触媒説を提唱したボイヤーは「長い生涯に見たテレビ画像で最も感動した」とのコメントを残している。吉田らのこの研究成果が決め手となり、同年、ボイヤーとウォーカーは回転触媒説などアデノシン三リン酸合成反応の研究によりノーベル化学賞を受賞することになった。
吉田の一連の業績は高く評価されており、特にATP合成酵素の一分子を可視化し観察した業績は「生体エネルギー研究史上のもっとも画期的な成果の1つ」と評された。一分子観察技術を駆使したATP合成酵素の研究は、日本が他国をリードしているが、その要因として吉田らの貢献が大きいとされる。1999年10月にはアメリカ蛋白質学会よりアムジェン賞が授与されている。また、2006年7月には、ヨーロッパ生体エネルギー会議よりミッチェルメダルが授与されている。
家族・親族
父は煎餅屋を経営していたが、当時開発されたばかりのテフロン樹脂を個人輸入し、煎餅の型枠に塗っておくことで生地を剥がしやすくするといった工夫を凝らしており、進取の気風に富んでいた。なお、生家には群馬大学の学生が下宿しており、賢右の家庭教師役ともなった。また、賢右の妻の実妹にあたる大隅萬里子も生物学者であり、西東京科学大学や帝京科学大学において教鞭を執った。なお、萬里子の夫である大隅良典も生物学者である。