巻 頭 言 融 合 研 究 を 推 進 させるには 大 阪 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 免 疫 学 フロンティア 研 究 センター( 兼 任 ) 菊 地 和 也 9 月 24 日 から26 日 までドイツ ハイデルベルグで 開 催 された Labeling & Nanoscopy という

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1 Division of Biofunctional Chemistry The Chemical Society of Japan Vol. 29, No.3 ( ) 目 次 巻 頭 言 菊 地 和 也 1 研 究 紹 介 還 元 環 境 に 応 答 して 重 合 する 蛋 白 質 Protein schackle の 開 発 松 長 遼 3 ヘムタンパク 質 環 状 集 合 体 の 補 因 子 置 換 による 光 捕 集 系 の 構 築 大 洞 光 司 7 刺 激 応 答 性 マルチブロック 型 交 互 両 親 媒 性 分 子 村 岡 貴 博 11 DNA 四 重 鎖 は 転 写 の 二 次 情 報 を 保 持 しているか? 建 石 寿 枝 15 部 会 行 事 第 2 回 バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 若 手 フォーラム 開 催 報 告 第 8 回 バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 開 催 報 告 第 8 回 バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 講 演 賞 講 評

2 巻 頭 言 融 合 研 究 を 推 進 させるには 大 阪 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 免 疫 学 フロンティア 研 究 センター( 兼 任 ) 菊 地 和 也 9 月 24 日 から26 日 までドイツ ハイデルベルグで 開 催 された Labeling & Nanoscopy という 学 会 で 講 演 する 機 会 があった この 会 は 現 在 進 歩 著 しい 顕 微 鏡 技 術 と 生 体 イメージング 用 化 学 プローブ 研 究 さらにはこれらの 技 術 を 生 物 応 用 した 研 究 についての 講 演 とポスター 発 表 で 構 成 されていた まず 主 催 者 の Stefan W. Hell 博 士 (Max Planck 研 究 所 Göttingen)のオープニングの 会 開 催 の 意 義 説 明 から 学 会 が 開 始 した この 意 義 の 内 容 は 分 野 融 合 の 重 要 性 についてであり まず STED (Stimulated Excitation Depletion) 顕 微 鏡 の 実 現 には 適 切 な 光 学 特 性 を 示 す 化 学 プローブを 選 択 応 用 することが 重 要 であった という Hell 博 士 自 身 の 研 究 エピソードからはじまり その 後 の PALM STORM 等 の 超 解 像 顕 微 鏡 (Superresolution microscopy nanoscopy とも 呼 ばれる) 誘 導 ラマン 顕 微 鏡 磁 気 計 測 顕 微 鏡 等 の 新 技 術 への 分 野 融 合 の 例 が 紹 介 された いずれも 光 学 技 術 に 化 学 プローブを 巧 妙 に 取 り 込 んだ 例 で あった さらに 最 重 要 点 として この 会 では 分 野 が 近 すぎなくかつ 共 通 の 興 味 を 持 つ 可 能 性 のある 研 究 者 に 声 をかけて 集 まってもらって 異 分 野 融 合 を 促 進 することが 目 的 である との 説 明 があった 講 演 者 のバックグラウンドは 応 用 物 理 学 ( 光 学 が 多 い) 電 磁 気 学 化 学 生 物 学 ( 特 に 神 経 化 学 )と 多 岐 に 渡 ったが 確 かにどの 参 加 者 ともディスカッションすることが 可 能 であり これまでの 私 の 文 献 検 索 では 全 く 気 がついていなかった 目 から 鱗 の 話 を 聞 くことができ 生 まれたアイディアについて ディスカッションすることができた 中 には 私 の 現 在 の 研 究 においてブレークスルーとなり 得 る 研 究 題 材 に 気 がつくことができる 内 容 もあった これは 机 や PC に 向 かって 調 べ 物 をしていただけでは 思 いつかなかった であろうネタである やはり 研 究 において 人 と 人 のふれあいと 繋 がりがいかに 重 要 かを 再 認 識 できる 機 会 であった このために 遠 くドイツまで 来 ているので 成 果 があるのは 当 たり 前 なのかもしれないが 成 果 は 期 待 しても 生 まれないことも 現 実 である 実 際 にアイディアを 思 いつい た( 気 がつかされた?)ときは 言 うまでもなく 非 常 にうれしい また ヨーロッパ 米 国 からの 参 加 者 はもちろん 多 かったが アジアでは 中 国 韓 国 からの 出 席 者 が 多 かった( 日 本 人 は 私 と 私 の 研 究 室 の 大 学 院 生 1 名 のみ) 特 に 顕 微 鏡 技 術 や 新 規 計 測 技 術 においては 中 国 人 研 究 者 ( 米 国 在 住 者 も 含 む)の 貢 献 は 近 年 非 常 に 大 きいことを 目 の 当 たりにした 夕 食 会 や 懇 親 会 では この 様 なお 見 合 い 会 から 個 人 的 なディスカッションが 始 まることで 融 合 研 究 が 進 み この 分 野 が 盛 り 上 がって 応 用 研 究 の 有 用 性 がさらに 示 され 将 来 的 にはこの 分 野 からノーベル 賞 が 出 ると 良 いね という 内 容 の 会 話 が 多 く 交 わされた( 多 く の 表 現 は 定 量 的 ではないが 少 なくとも 私 の 周 りではよく 聞 いたので 他 でも 同 じことが 言 われていたのでは と 考 えている ) しかし 上 記 の 将 来 的 はわずか2 週 間 であり 10 月 8 日 には Hell 博 士 が 今 年 のノーベル 化 学 賞 を 受 賞 することが 発 表 された 確 かにこれまでの nanoscopy の 進 展 は 目 覚 ましいものがあり 今 後 の 目 標 は 応 用 範 囲 が 広 がり 新 たな 生 命 機 能 の 解 明 に 役 立 てることであろう このためには 分 野 融 合 による 技 術 発 展 が 今 後 の 技 術 拡 散 の 鍵 となり 得 る こ の 点 については 後 述 する Hell 博 士 に 初 めて 会 ったのは 同 じく 分 野 融 合 の 会 議 で 日 本 学 術 振 興 会 とフンボルト 協 会 の 共 催 で ある 第 2 回 日 独 先 端 科 学 (JGFoS)シンポジウムであった(2005 年 11 月 3 日 -5 日 湘 南 国 際 村 ) 日 本 側 の 参 加 者 は( 敬 称 略 ) 和 田 健 彦 二 木 史 郎 永 次 史 原 田 和 雄 菅 裕 明 と 私 であり 何 の 飲 み 会 ですか? と 聞 かれそうなメンバーであるが 飲 み 会 ばかりをしていた 訳 ではない 和 田 先 生 が オーガナイズされたセッション Emerging approaches for real-time molecular and cellular imaging において 私 と 二 木 先 生 の 話 をはさんで Hell 博 士 が 講 演 された 論 文 では 知 っていたが この 時 nanoscopy につ いての 講 演 を 初 めて 聴 き 講 演 中 の 高 解 像 度 画 像 は 論 文 で 見 た 以 上 の 迫 力 があり 技 術 革 新 のポイン ト( 苦 労 話 )も 話 され やはり 講 演 を 聴 かないと 分 からないことは 多 いと 実 感 した これ 以 降 Hell 博 1

3 士 との 親 交 が 生 まれ 私 にとっては 非 常 に 有 意 義 な 機 会 であった JGFoS は Labeling & Nanoscopy に 比 べ 全 く 交 わることがないかもしれない 異 分 野 の 研 究 者 の 集 まりで 集 中 して 聴 いても 理 解 不 可 能 な 講 演 も 多 くある 菅 先 生 が 戸 塚 洋 二 先 生 に 天 文 学 の 研 究 には 予 算 がどのくらいかかり どうやって 調 達 されるのですか? と 質 問 され その 御 返 事 について 異 分 野 研 究 者 の 感 覚 の 違 いを 実 感 したこと を 覚 えている(この 返 事 内 容 について 興 味 お 持 ちでしたら 私 か 菅 先 生 に 個 人 的 に 聞 いてください) さて 融 合 研 究 を 推 進 するには 何 が 一 番 必 要 であろうか?その 当 たり 前 の 答 えは 人 を 知 ることであ り その 人 と 人 との 相 互 作 用 で 具 体 的 に 得 られるものは 情 報 である 時 々 日 本 の 研 究 の 強 みは 個 々 のスモールサイエンスであるという 主 張 を 目 にするが 確 かに 贔 屓 目 をさっ 引 いても 日 本 全 体 で 要 素 研 究 は 非 常 に 高 レベルのものが 多 いと 言 えるのではないか?しかし 特 に 私 の 分 野 では 融 合 研 究 の 成 功 例 は 意 外 に 少 ない 何 があれば 融 合 研 究 が 成 功 するか? と 言 われると 分 野 外 からの 最 先 端 研 究 の 情 報 ではないか というのが 本 巻 頭 言 での 私 の 主 張 である 融 合 研 究 での 成 功 例 はコロンブスの 卵 のような 研 究 が 多 いと 考 えている この 様 な 研 究 には 研 究 の 成 功 後 に 研 究 の 流 れを 調 べると 特 段 難 しい 概 念 技 術 は 登 場 しないが アイディアそのものが 斬 新 で 良 く 気 がついたものだ と 感 心 する ものである この 複 数 の 技 術 を 組 み 上 げたアイディアを 練 るためには 人 との 交 流 による 情 報 と こ の 情 報 によって 活 かされる 個 々の 研 究 者 が 持 っている 独 自 の 技 術 が 必 要 である と 考 えている 面 白 いことに 人 との 繋 がりから 情 報 を 得 ることの 重 要 性 を 教 えてくれたのは 留 学 先 のボスであ り 人 つきあいが 苦 手 そうな Roger Y. Tsien 教 授 である Tsien 教 授 は 一 般 生 活 では 取 っつきにくい 人 間 で あるが 研 究 のディスカッションでは 人 が 変 わったように 人 と 交 流 を 行 う そして 研 究 ネタを 異 分 野 の 研 究 者 との 親 交 で 得 ていた(ように 見 えた?) 特 に 専 門 外 の 研 究 者 とのディスカッションが 得 意 であり 多 くの 新 しいネタがこの 交 流 から 誕 生 していた 私 は Tsien 研 究 室 に 留 学 中 hand made の 共 焦 点 顕 微 鏡 を 扱 う 機 会 があり 融 合 研 究 のチャレンジ 精 神 を 目 の 当 たりにした 当 時 は 現 在 のように 共 焦 点 顕 微 鏡 は 市 販 されておらず 生 物 応 用 が 可 能 な 応 用 例 も 非 常 に 少 なかった この 状 況 下 光 学 部 品 を 一 つ 一 つ 組 み 上 げ 画 像 取 り 込 みソフトまで 手 書 きのプログラムで 全 体 のシステムが 構 成 されてお り このシステムに 分 子 プローブ(FlCRhR)を 応 用 していた このプログラムがすぐ 停 止 してその 度 にレーザーディスクに 書 かれた 元 ファイルを 見 つけ 出 して 書 き 直 し 修 繕 を 行 ったことも 懐 かしい 記 憶 である 現 在 では 画 像 解 析 のソフトは 安 価 で 購 入 でき 隔 世 の 感 がある この 手 作 りの 共 焦 点 顕 微 鏡 を 用 いた 研 究 はまさに 分 野 融 合 の 成 果 で 神 経 細 胞 における camp イメージングが 報 告 され こ の 研 究 の 継 続 上 に 蛍 光 蛋 白 質 の 生 物 応 用 研 究 が 展 開 された 近 年 では 最 先 端 の 光 学 技 術 に 分 子 プローブを 組 み 合 わせた 研 究 を 頻 繁 に 目 にする 言 うまでもなく 分 子 プローブの 利 点 は 分 子 デザインが 自 由 なことで 新 しい 光 学 技 術 に 見 合 った 分 子 展 開 が 可 能 であ る 言 い 換 えれば 光 学 技 術 のフルポテンシャルを 分 子 プローブを 組 み 合 わせることで 発 揮 させる ことができる 例 えば nanoscopy においては この 融 合 研 究 によってリアルタイムの 生 物 機 能 が 分 子 レ ベルから 原 子 レベルまでも 明 らかになる 夢 が 秘 めている この 夢 は 実 現 可 能 な 夢 であると 考 えられて いる そして この 分 野 には 化 学 者 が 気 付 いていない 応 用 研 究 のネタが 多 く 潜 んでいるのではない か と 私 は 想 像 している 今 年 のノーベル 賞 受 賞 者 の 発 表 は 人 との 繋 がりが 融 合 研 究 を 進 展 させる という 当 たり 前 のこと の 重 要 性 を 再 認 識 する 機 会 になった 2

4 研 究 紹 介 第 8 回 バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 講 演 賞 還 元 環 境 に 応 答 して 重 合 する 蛋 白 質 Protein shackle の 開 発 東 京 大 学 大 学 院 新 領 域 創 成 科 学 研 究 科 松 長 遼 1. はじめに 蛋 白 質 は 生 命 活 動 を 司 る 機 能 性 分 子 である 生 体 反 応 を 触 媒 する 酵 素 や 異 物 を 認 識 して 免 疫 反 応 を 誘 起 する 抗 体 巧 みな 構 造 変 化 によって 運 動 を 生 み 出 す 収 縮 蛋 白 質 など 多 種 多 能 な 役 割 を 担 った 蛋 白 質 が 生 体 中 で 活 躍 している そのなかで 我 々は 力 学 的 な 強 靭 性 をもたらす 生 物 材 料 を 担 う 蛋 白 質 に 注 目 している たとえば ヒトの 毛 髪 では 酸 型 と 塩 基 型 の 2 種 類 のケラチン 蛋 白 質 が 会 合 を 重 ねてケラチン 繊 維 となり 1) デ スモプラキン 等 の 細 胞 接 着 蛋 白 質 と 結 合 する 2) さらに KAP とよばれる 蛋 白 質 群 がその 周 囲 を 取 り 囲 み 2) ジスルフィド 結 合 やイソペプチド 結 合 によって 各 蛋 白 質 どうしが 架 橋 することで 強 靭 な 繊 維 であ る 毛 髪 が 形 成 される また ザリガニの 外 骨 格 は 有 機 物 質 であるキチンと 無 機 物 質 である 炭 酸 カルシ ウムが 層 状 に 積 み 重 なって 構 成 されているが その 界 面 には 蛋 白 質 が 存 在 しキチン 繊 維 と 結 合 して 炭 酸 カルシウムの 結 晶 成 長 を 制 御 する 3) ことで 両 者 の 長 所 を 兼 ね 備 えた 強 靭 で 軽 量 な 有 機 無 機 ハイブリ ッド 材 料 をつくり 出 している 以 上 のように 生 物 材 料 中 で 蛋 白 質 は 主 役 としてもまた 脇 役 としても 重 要 な 役 割 を 担 っている そ こで 生 物 を 模 倣 して 蛋 白 質 を 材 料 の 構 成 要 素 として 利 用 することができれば 機 能 性 蛋 白 質 を 材 料 中 に 含 有 させたり 環 境 に 応 じて 構 造 を 変 化 させたり 異 質 な 材 料 と 特 異 的 に 接 着 したりするなどの 蛋 白 質 にしかできないような 特 性 を 付 与 することが 可 能 になるのではないかと 考 えた 本 稿 では レ ンサ 球 菌 の 線 毛 を 構 成 する 蛋 白 質 を 改 変 した 重 合 性 蛋 白 質 の 設 計 4) とその 材 料 応 用 への 展 望 について ご 紹 介 させていただく 2. Protein shackle の 基 本 設 計 蛋 白 質 を 重 合 することができれば 機 能 性 蛋 白 質 を 融 合 することで 新 奇 な 機 能 性 ポリマーを 創 製 す ることが 可 能 になる これまでにも アミロイドやコラーゲンなど 多 量 化 して 線 維 を 形 成 するような 蛋 白 質 (ペプチド)は 知 られているが 複 雑 な 積 層 構 造 を 有 するために 均 一 な 径 や 表 面 構 造 を 有 した 線 維 を 形 成 する 蛋 白 質 を 人 工 的 に 予 測 して 設 計 することは 困 難 である したがって 我 々は 単 純 に 直 列 に 相 互 作 用 して 重 合 するような 蛋 白 質 を 設 計 することにした そこで 注 目 したのがレンサ 球 菌 の 線 毛 である これはその 先 端 サブユニットが 宿 主 に 結 合 すること で 宿 主 への 感 染 能 に 深 く 関 与 している 組 織 体 である 5) 線 毛 は Sortase とよばれる 酵 素 によって 構 成 蛋 白 質 が 直 列 に 架 橋 されることにより 形 成 される 6) 線 維 径 は 2-5 nm 程 度 と 非 常 に 細 く また 凝 集 せ ずに 伸 長 した 構 造 をとる 7) ことから 線 毛 構 成 蛋 白 質 はモノマー 骨 格 として 最 適 であると 判 断 した 線 毛 構 成 蛋 白 質 のなかでも 比 較 的 解 析 の 進 んでいる Spy0128 を 利 用 することにした( 図 1(a)) 重 合 能 を 与 えるために 利 用 したのが この 蛋 白 質 自 身 に 存 在 する 特 殊 な 分 子 内 結 合 である この 分 子 内 イソペプチド 結 合 とよばれる Lys と Asn の 側 鎖 間 に 生 じる 結 合 は Spy0128 を 構 成 する N ドメ イン C ドメインの 両 者 に 1 つずつ 存 在 している 8) ( 図 1(a)および(b) 左 C ドメインの 結 合 のみ 図 示 ) この 結 合 は 耐 熱 性 や 耐 プロテアーゼ 耐 性 に 大 きく 貢 献 することが 明 らかにされている 9) 2010 年 に Howarth らによって C ドメインのイソペプチド 結 合 を 形 成 する 残 基 を 切 り 離 すように Spy0128 を 2 つの 部 分 に 分 割 し それらを 別 々に 合 成 してから 混 合 すると 野 生 型 の 構 造 を 再 生 するようにして 自 発 的 に 2 分 子 間 で 特 異 的 で 不 可 逆 なイソペプチド 結 合 が 形 成 されることが 報 告 された 10) この Isopeptag システム を 利 用 することにした すなわち Isopeptag とよばれる C 末 端 の ストランドを N 末 端 に 移 すことで N 末 端 の Isopeptag 3

5 と 別 のモノマーの C 末 端 の Isopeptag 結 合 ポケットが 反 応 して 重 合 していくような 設 計 を 考 案 した ただし この 設 計 では 反 応 制 御 ができず 自 発 的 に 重 合 が 進 んでしまい 取 り 扱 いが 困 難 である そこ で C 末 端 の 結 合 ポケットを 末 端 に 融 合 したペプチドの 蓋 で 覆 うことにした この 蓋 は Isopeptag の 配 列 とほぼ 同 様 だが 次 の 3 点 で 異 なっている (1) イソペプチド 結 合 を 形 成 する Asn を Ala に 変 異 させた (2) 長 さを 少 し 削 ることでポケットから 解 離 しやすくした (3) ジスルフィド 結 合 を 形 成 で きるように Cys を 導 入 した( 後 述 ) 蓋 の 開 閉 は 新 規 に 導 入 した Cys 側 鎖 チオール 基 間 のジスルフィド 結 合 により 制 御 することにした ジスルフィド 結 合 は 酸 化 的 環 境 で 自 発 的 に 形 成 され DTT 等 の 還 元 剤 存 在 下 の 環 境 では 結 合 が 開 裂 す る 蓋 およびそれと 隣 り 合 うストランドの 適 切 な 位 置 にそれぞれ Cys を 変 異 導 入 することで 可 逆 な ジスルフィド 架 橋 を 導 入 した 酸 化 環 境 ではジスルフィド 結 合 により 蓋 が 固 定 され 活 性 部 位 が 被 覆 さ れるために 重 合 反 応 が 起 きず 還 元 環 境 では 結 合 が 開 裂 して 重 合 反 応 が 開 始 されることが 予 想 される このように 設 計 した 蛋 白 質 ( 図 1(b) 右 )を 互 いを 強 固 にリンクすることができるという 性 質 に 着 目 して Protein shackle(ps)と 名 付 けた 図 1. Protein shackle の 設 計 および 反 応 性 (a) Spy0128 の 結 晶 構 造 (PDB 3B2M chain B) (b) Protein shackle の 設 計 (c) 反 応 サンプルの SDS-PAGE M:モノマー O: 酸 化 環 境 (16 h) R: 還 元 環 境 (16 h) 3. Protein shackle の 反 応 性 とポリマーの 形 態 大 腸 菌 で 発 現 させ 精 製 した PS を 酸 化 環 境 と 還 元 環 境 に 置 いた その 結 果 酸 化 環 境 でもやや 反 応 が 観 察 されるものの 還 元 環 境 で 著 しく 重 合 反 応 が 進 行 することが 確 認 された( 図 1(c)) 重 合 は 経 時 的 に 進 行 し 酸 化 還 元 環 境 を 切 り 替 えることで 反 応 の ON/OFF を 制 御 することが 可 能 であることも SDS-PAGE から 確 認 された 後 述 する FFF-MALS により 分 子 量 分 布 を 測 定 したところ 高 分 子 量 側 に 裾 の 長 い 縮 合 重 合 様 のなだらかな 形 状 の 分 布 を 得 た(モノマー35 kda に 対 して 24 h 反 応 サンプルで kda 程 度 ) 原 子 間 力 顕 微 鏡 (AFM)によりポリマーの 形 態 観 察 を 行 った マ イカ 基 板 に 吸 着 させ 乾 燥 状 態 で 測 定 をしたところ 高 さ 1 nm 長 さ 数 百 nm の 柔 軟 な 形 状 の 線 維 状 構 造 体 (Nanochain)が 多 数 確 認 され た 拡 大 して 観 察 したところ 節 目 のようなくびれが 構 造 体 中 に 見 られ 実 際 にモノマー 粒 子 が 連 なって Nanochain が 構 成 されていることが 図 2. PS ポリマーの AFM 像 確 認 できた( 図 2) 4. サブユニット 間 非 共 有 結 合 性 相 互 作 用 の 寄 与 さて 前 項 の FFF-MALS で 分 子 量 分 布 を 測 定 しているときに 興 味 深 いデータが 得 られた FFF と は Field Flow Fractionation の 略 で 流 動 場 分 離 法 ともよばれる 詳 細 は 割 愛 するが FFF はゲルろ 4

6 過 クロマトグラフィーとは 反 対 に 粒 子 径 が 小 さい 構 造 体 ほど 早 く 溶 出 される 分 離 手 法 である 溶 出 液 を 多 角 度 光 散 乱 検 出 器 (MALS)および 濃 度 測 定 装 置 として UV 検 出 器 あるいは 示 差 屈 折 率 (RI) 検 出 器 により 分 析 することで 各 溶 出 位 置 における 重 量 平 均 分 子 量 Mw を 算 出 することが 可 能 である この 装 置 を 用 いてポリマー 溶 液 の 対 照 サンプルとしてモノマー 溶 液 を 測 定 した 際 に 非 対 称 な UV 溶 出 曲 線 のピークが 得 られ このピークの 分 子 量 曲 線 が 右 上 がりになったのだ つまりモノマーより も 高 分 子 量 の 構 造 体 が 生 じていることを 意 味 することから 予 期 しない 非 共 有 結 合 による 多 量 体 形 成 が 示 唆 された Spy0128 の 構 造 を 最 初 に 報 告 した 論 文 によると サブユニットは 結 晶 構 造 中 で 直 列 に 配 置 され それらの 間 には 特 異 的 な 相 互 作 用 界 面 が 存 在 している 8) 我 々はこの 面 と 面 の 相 互 作 用 が 多 量 体 形 成 の 原 因 であるという 仮 説 を 立 てた しかしながら ゲルろ 過 クロマトグラフィーや 超 遠 心 分 析 による 解 析 でも Spy0128 はモノマーの 状 態 しか 観 測 されておらず 11) 溶 液 中 では 存 在 するとしても ごく 弱 い 相 互 作 用 であることが 予 想 される このサブユニット 間 相 互 作 用 を 阻 害 するような 変 異 体 (P108E W141A)を 用 意 したところ 変 異 前 の PS と 比 較 して 重 合 反 応 速 度 が 著 しく 減 少 することが 明 らかになった さらに 詳 細 は 割 愛 するが Isopeptag 含 有 ペプチドを 阻 害 剤 として 用 いた 重 合 阻 害 実 験 ( 図 3(a))や 変 異 体 の FFF-MALS 解 析 に より 実 際 にこの 界 面 間 の 非 共 有 結 合 が 会 合 体 の 形 成 を 助 け それにより 重 合 反 応 速 度 を 向 上 させて いることを 証 明 した( 図 3(b)) また AFM 測 定 により 変 異 体 は 伸 長 した 構 造 を 保 てず 凝 集 様 の 構 造 になることが 明 らかになったことからも この 相 互 作 用 が 反 応 と 線 維 構 造 の 両 側 面 から 非 常 に 重 要 な 役 割 を 担 っていることが 示 唆 された 図 3. サブユニット 間 非 共 有 結 合 性 相 互 作 用 の 寄 与 (a) Isopeptag 含 有 ペプチドによる 重 合 阻 害 実 験 モル 比 10 倍 の Isopeptag 含 有 ペプチドの 存 在 下 で も PS は 重 合 が 顕 著 に 進 行 するのに 対 し 変 異 体 では Isopeptag 含 有 ペプチドとの 反 応 が 主 となる (b) サブユニット 間 非 共 有 結 合 性 相 互 作 用 模 式 図 面 と 面 の 相 互 作 用 による 会 合 体 が 中 間 体 となってイ ソペプチド 結 合 反 応 を 促 進 する 5. Protein shackle の 機 能 化 ここまでに PS の 基 本 的 な 設 計 と 性 質 について 述 べてきたが 材 料 応 用 するためには 機 能 化 が 必 須 で ある 機 能 化 の 一 つの 手 段 として PS の 末 端 に 異 種 蛋 白 質 を 融 合 することにした そこで モデルと して N 末 端 に 緑 色 蛍 光 蛋 白 質 GFP を 融 合 した PS(GFP-PS)を 用 意 した GFP-PS は 立 体 障 害 の 影 響 からか 若 干 反 応 速 度 が 低 下 するものの 重 合 可 能 で 重 合 による 蛍 光 能 の 低 下 も 確 認 されなかった すなわち 機 能 を 損 なうことなく 異 種 蛋 白 質 を PS ポリマーに 融 合 することができることを 示 した 続 いて PS ポリマーを 異 種 材 料 と 融 合 することを 目 指 した Cys を N 末 端 に 融 合 した Isopeptag 結 合 蛋 白 質 C-Cpro を 用 意 し Cys のチオール 基 に 対 して N,N'-methylenebisacrylamide を 反 応 させ た このアクリルアミド 基 を 有 する C-Cpro 修 飾 体 とアクリルアミド 溶 液 を 混 合 してポリアクリルアミ ドゲルを 調 製 した そして C-Cpro を 修 飾 したゲルと 未 修 飾 のゲルそれぞれを GFP-PS を 含 む 反 応 液 に 含 浸 した その 結 果 C-Cpro を 修 飾 していないゲルはバッファーによる 洗 浄 により 蛍 光 能 が 失 わ れるものの C-Cpro を 修 飾 したゲルは 蛍 光 能 を 維 持 した( 図 4) すなわち ポリアクリルアミドゲ 5

7 ルに PS ポリマーを 融 合 することが 可 能 であることを 示 した この 手 法 により 活 性 を 維 持 したまま 酵 素 を 固 定 できるヒドロゲルや 特 定 の 分 子 や 無 機 材 料 だけに 接 着 する 性 質 をもったヒドロゲルなどの 創 製 が 期 待 できる 6. おわりに 図 4. C-Cpro 修 飾 ゲルへの Protein shackle は 機 能 性 蛋 白 質 を 周 期 的 に 配 置 可 能 である 安 定 な 蛋 白 質 足 場 である 今 後 はどのような 機 能 および 構 造 で 材 料 GFP-PS ポリマーの 固 定 化 として 応 用 していくかが 課 題 となる 機 能 に 関 しては 冒 頭 に 挙 げたような 蛋 白 質 の 有 するさまざまな 機 能 すべてが 候 補 となり 構 造 に 関 しては 今 回 紹 介 した 異 質 材 料 への 融 合 だけでなく 分 岐 型 ポリマーの 創 製 にも 取 り 組 み 多 様 な 要 請 に 応 えられるようなバリ エーションの 構 築 を 模 索 している 機 能 と 構 造 の 組 み 合 わせ 次 第 で Protein shackle を 用 い た 新 しい 概 念 の 材 料 を 生 み 出 していくことができるものと 期 待 している 7. 謝 辞 本 稿 の 内 容 はすべて 東 京 大 学 の 津 本 研 究 室 で 実 施 した 研 究 の 成 果 であり ご 指 導 いただいた 津 本 浩 平 教 授 に 心 より 感 謝 申 し 上 げます AFM 測 定 は 東 京 大 学 大 学 院 工 学 系 研 究 科 の 片 岡 一 則 教 授 長 田 健 介 特 任 准 教 授 安 楽 泰 孝 助 教 Theofilus Agrios Tockary 博 士 のご 協 力 のもと 実 施 いたしました この 場 を 借 りて 深 く 御 礼 を 申 し 上 げます また Jose Manuel Martinez Caaveiro 主 幹 研 究 員 長 門 石 曉 助 教 をはじめとして 直 接 間 接 問 わず 多 様 なアイデアを 提 供 していただいた 津 本 研 究 室 の 皆 様 に 深 く 感 謝 いたします 本 研 究 は 日 本 学 術 振 興 会 の 科 学 研 究 費 補 助 金 ( 特 別 研 究 員 奨 励 費 )の 支 援 により 実 施 されました 8. 参 考 文 献 1) Ishii, D. et al. J. Mol. Biol. 408, (2011). 2) Matsunaga, R. et al. J. Struct. Biol. 183, (2013). 3) Kumagai, H. et al. Faraday Discuss. 159, (2012). 4) Matsunaga, R. et al. Nat. Commun. 4, 2211 (2013). 5) Linke-Winnebeck, C. et al. J. Biol. Chem. 289, (2014). 6) Mandlik, A. et al. Trends Microbiol. 16, (2008). 7) Quigley, B.R. et al. Infect. Immun. 78, (2010). 8) Kang, H.J. et al. Science 318, (2007). 9) Kang, H.J. et al. J. Biol. Chem. 284, (2009). 10) Zakeri, B. et al. J. Am. Chem. Soc. 132, (2010). 11) Solovyova, A.S. et al. Eur. Biophys. J. 39, (2010). 6

8 研 究 紹 介 第 8 回 バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 講 演 賞 ヘムタンパク 質 環 状 集 合 体 の 補 因 子 置 換 による 光 捕 集 系 の 構 築 大 阪 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 大 洞 光 司 1. はじめに 光 合 成 では 活 性 中 心 での 酸 化 還 元 反 応 を 円 滑 に 進 行 させるために 大 規 模 な 光 捕 集 系 を 用 いて 光 子 密 度 の 低 い 太 陽 光 エネルギーの 効 率 的 な 利 用 を 行 っている 特 に 紅 色 細 菌 の 光 化 学 系 では 光 捕 集 系 (LH1 および LH2)と 反 応 中 心 の 構 造 が 明 らかにされており これらは 比 較 的 単 純 であるため 作 用 機 序 の 解 析 が 進 んでいる( 図 1) 1 光 合 成 の 初 期 段 階 において 光 捕 集 に 関 わる LH2 内 で 環 状 に 整 列 したクロロフィル 分 子 は 光 により 励 起 したエネルギーを 同 一 色 素 間 での 高 速 エネルギー 移 動 (エ ネルギーマイグレーション)を 介 して 活 性 中 心 へと 集 約 させ 太 陽 光 エネルギー 利 用 の 効 率 化 を 達 成 している この 興 味 深 い 性 質 に 着 目 して これまでにポルフィリン 等 の 光 増 感 剤 を 集 積 させる 合 成 化 学 的 手 法 や 超 分 子 化 学 的 手 法 を 駆 使 した 研 究 が 報 告 されている 2 4 また 近 年 ではウイルスキャプシド やタンパク 質 の 多 量 体 に 共 有 結 合 的 に 色 素 を 化 学 修 飾 させた 系 が 報 告 されている 5 8 しかしな がら 双 方 とも 煩 雑 な 手 法 を 伴 い 調 製 は 容 易 では ない 一 方 で 筆 者 が 所 属 する 研 究 室 では ポル フィリン 鉄 錯 体 (ヘム)を 補 因 子 とするヘムタン パク 質 において ポルフィリン 金 属 錯 体 とタンパ ク 質 (ヘムポケット)の 相 互 作 用 を 利 用 したタン パク 質 集 合 化 を 実 施 しており 9-10 亜 鉛 ポルフィ リンを 用 いたタンパク 質 集 合 系 ではエネルギー マイグレーションを 示 唆 する 結 果 を 得 ている 本 稿 では 環 状 6 量 体 構 造 を 有 する 天 然 ヘム タンパク 質 を 用 い ヘムから 亜 鉛 ポルフィリノイ ドへの 置 換 に 基 づいた 新 規 な 光 捕 集 系 構 築 法 ( 図 図 1. 紅 色 細 菌 の 光 化 学 系 における 光 捕 集 2)について 紹 介 する 系 ( LH1 および LH2)と 活 性 中 心 の 模 式 図 2. ヘムタンパク 質 環 状 6 量 体 に 亜 鉛 ポルフィリンを 導 入 した 光 捕 集 系 の 構 築 ヘムタンパク 質 環 状 6 量 体 である HTHP (Hexameric Tyrosine-coordinated Heme Protein)は 2007 年 に H. Dobbek らにより 報 告 さ れた 海 洋 細 菌 Silicibacter pomeroyi 由 来 のヘム タンパク 質 である 11 結 晶 構 造 から 図 2 に 示 す 通 り 6 回 対 象 軸 を 持 つホモ 6 量 体 であることが 明 らかになっている それぞれのドメインが 1 つのヘム 分 子 を 有 しており 隣 り 合 うドメイン 内 のヘム 分 子 の 鉄 鉄 間 距 離 は 18 Å である また ヘムはチロシンによる 配 位 結 合 疎 水 性 相 互 作 用 水 素 結 合 によりタンパク 質 マトリクス 内 に 保 持 図 2. HTHP の 結 晶 構 造 および 再 構 成 法 による されている しかしながら カタラーゼ 様 の 配 ヘムの 亜 鉛 ポルフィリンへの 置 換 の 模 式 図 位 環 境 を 持 っている 一 方 で 生 体 内 での 機 能 につ 7

9 いては 不 明 である 本 研 究 ではこのタンパク 質 の 構 造 的 特 徴 に 注 目 し 再 構 成 法 によるヘムの 亜 鉛 ポ ルフィリン(ZnPP)への 置 換 により 光 増 感 剤 として 機 能 する ZnPP が HTHP マトリクス 内 に 固 定 された 光 捕 集 系 の 構 築 を 試 みた HTHP は 遺 伝 子 組 み 替 え 大 腸 菌 を 用 いた IPTG 誘 導 型 の 発 現 により 調 製 した 精 製 は 陰 イオン 交 換 カラムおよびゲル 濾 過 カラムを 用 いて 行 なった 精 製 後 の SDS-PAGE では 純 度 の 高 い 単 量 体 に 一 致 する 分 子 量 のバンドが 観 測 され ESI MS では 報 告 されている 結 晶 構 造 と 同 様 に 6 分 子 のヘムが 結 合 した 6 量 体 の 分 子 量 が 確 認 された 次 に 得 られた HTHP からヘムの 除 去 を 行 なった ph1.7 で ヘムを 遊 離 させ 2-ブタノンを 用 いて 抽 出 した 中 和 後 の 吸 収 スペクトルを 図 3(a)に 示 す チロシ ンが 配 位 したヘムに 由 来 する 402 nm の 吸 収 は 消 失 し 芳 香 族 アミノ 酸 由 来 の 280 nm の 吸 収 のみが 観 測 され HTHP からヘムを 除 去 したアポ 体 が 調 製 できた こ のアポ 体 に ZnPP を 小 過 剰 量 加 え 陰 イオン 交 換 カラ ムで 遊 離 の ZnPP を 除 くと 再 構 成 体 rhthp ZnPP(6/6) が 得 られた 421 nm に 特 徴 的 な 吸 収 極 大 を 有 し 既 報 のアルコールが 配 位 した ZnPP の 吸 収 極 大 と 一 致 し たことから タンパク 質 マトリクス 内 に 保 持 されてい ることが 示 された 12 アポ 体 および 再 構 成 体 が 6 量 体 構 造 を 保 っているかを 確 認 するため サイズ 排 除 クロ マトグラフィによる 分 析 を 実 施 した( 図 3(b)) 標 準 サンプルと 比 較 して HTHP およびそのアポ 体 ZnPP を 含 む 再 構 成 体 において 6 量 体 に 合 致 する 分 子 量 の 成 分 が 確 認 された また 動 的 光 散 乱 により おお よそ 5-6 nm のサイズであることが 確 認 され 結 晶 構 造 から 予 測 される 6 量 体 の 大 きさとよく 一 致 したので HTHP のアポ 体 および rhthp ZnPP(6/6) も 6 量 体 構 造 を 形 成 していることが 明 らかとなった 以 上 の 結 果 から HTHP がポルフィリノイド 色 素 を 集 積 化 する 上 で 有 図 3. HTHP apohthp rhthp ZnPP(6/6) 用 なマトリクスとして 働 くことを 示 した の(a) 吸 収 スペクトルおよび(b)サイズ 排 除 クロマトグラフィによる 分 析 3. HTHP を 用 いた 光 捕 集 系 の 光 化 学 特 性 評 価 前 項 で 調 製 した rhthp ZnPP(6/6) に 関 して 蛍 光 スペクトルを 測 定 した Soret 帯 の 極 大 吸 収 である 421 nm で 励 起 した 蛍 光 スペクトルは ZnPP に 由 来 した 590 nm に 極 大 を 持 つ 蛍 光 を 示 した さらにア ポ 体 を 任 意 の 量 加 えたところ ZnPP 由 来 の 吸 収 スペクトルに 変 化 がないにも 関 わらず 蛍 光 強 度 が 増 大 するユニークな 現 象 が 観 測 された これは rhthp ZnPP(6/6) において タンパク 質 マトリクスにより 集 積 化 した ZnPP 同 士 が 励 起 状 態 において 相 互 作 用 し 消 光 を 起 こしており アポ 体 を 加 えることでこの 集 積 状 態 が 解 消 され ZnPP が 分 散 し 蛍 光 強 度 が 回 復 したものと 考 えられる 加 えるアポ 体 の 量 によ る ZnPP の 分 散 を 確 認 するために Soret 帯 の 円 二 色 性 (CD)スペクトルを 測 定 した( 図 4 (a)) 興 味 深 いことに アポ 体 をヘム 結 合 部 位 数 換 算 で 5 当 量 加 えた 部 分 的 な 再 構 成 体 rhthp ZnPP(1/6) では 吸 収 極 大 と 同 じ 421 nm のみに 極 大 を 持 つ 正 のコットン 効 果 のみが 観 測 されたが rhthp ZnPP(6/6) では 2 つ の 極 大 を 持 つ 正 のコットン 効 果 が 観 測 された rhthp ZnPP(1/6) におけるコットン 効 果 は ZnPP に 対 し てキラルに 配 置 されたタンパク 質 のアミノ 酸 残 基 との 相 互 作 用 によるものと 考 えられ 他 のヘムタン パク 質 でも 観 測 される 典 型 的 なものである rhthp ZnPP(6/6) の CD スペクトルにもこのコットン 効 果 が 含 まれていると 考 え 差 スペクトルを 算 出 した 結 果 として 極 大 吸 収 で 正 と 負 に 分 裂 する 特 徴 的 なコットン 効 果 が 得 られ これまでに 報 告 されているポルフィリンの 2 量 体 等 で 観 測 される 空 間 的 に 8

10 固 定 された 色 素 同 士 の 励 起 子 カップリングによるものと 帰 属 できる 従 って HTHP 内 でヘム 結 合 部 位 に 特 定 の 配 向 で 集 積 しているため 励 起 子 カップリングを 含 むコットン 効 果 が 現 れ また rhthp ZnPP(1/6) では 蛍 光 スペクトルから 推 察 されるように ZnPP の 分 散 が 確 認 できた rhthp ZnPP(6/6) および rhthp ZnPP(1/6) について 蛍 光 寿 命 測 定 を 行 った 結 果 として その 時 定 数 はそ れぞれ 1.43 ns および 1.56 ns であった 蛍 光 寿 命 が 短 くなり 1 重 項 励 起 状 態 同 士 の 消 光 によるもの と 考 えられる 次 に 天 然 の 光 捕 集 系 やモデル 系 ではより 短 い 時 間 領 域 での 1 重 項 励 起 状 態 の 消 滅 が 知 られているので fs パルスレーザーを 用 いた 過 渡 吸 収 スペクトル 測 定 を 実 施 した rhthp ZnPP(1/6) においては 2 成 分 系 として 解 析 可 能 であり 約 100 ps と 1.5 ns の 時 定 数 の 成 分 が 観 測 された 100 ps の 成 分 はまだ 完 全 な 帰 属 はできていないが 溶 媒 分 子 やアミノ 酸 残 基 へのエネルギー 移 動 と 考 えるこ とができる これに 対 して rhthp ZnPP(6/6) では 約 100 ps と 1.4 ns の 時 定 数 の 成 分 に 加 えて 非 常 に 速 い 5 ps の 時 定 数 の 失 活 成 分 が 確 認 された またこの 成 分 はレーザー 強 度 に 依 存 して 成 分 比 が 大 き く 変 化 し 弱 い 励 起 光 ではほとんど 観 測 されなくなることから 1 重 項 同 士 の 消 滅 によるものと 帰 属 で きる またその 時 定 数 はこれまで 報 告 されているモデル 系 ( ps) 2 4 と 近 い 値 であり 妥 当 な 結 果 と 言 える 従 って 本 系 はこれまでのモデル 系 と 比 較 して 比 較 的 単 純 な 手 法 で 調 製 でき 同 等 の 性 質 を 有 していることを 示 唆 した 次 にエネルギーマイグレーションが 起 こっているかを 直 接 観 察 するためにメチルビオロゲン(MV 2+ ) を 消 光 剤 とする 蛍 光 の 消 光 実 験 を 実 施 した 嫌 気 下 でタンパク 質 に 対 して 過 剰 量 の MV 2+ を 添 加 した 条 件 での 測 定 を 行 い その 蛍 光 強 度 変 化 を Stern-Volmer プロットとして 示 したものが 図 4(b)であ る これらのプロットにおける rhthp ZnPP(6/6) と rhthp ZnPP(1/6) の 傾 きはそれぞれ 21 M 1 およ び 9.2 M 1 であった また 蛍 光 寿 命 における 時 定 数 の 変 化 に 対 しても 同 様 に Stern-Volmer プ ロットを 確 認 すると 蛍 光 強 度 の 結 果 とは 対 照 的 に rhthp ZnPP(6/6) と rhthp ZnPP(1/6) の 双 方 にお いて 傾 きは 0 であった 以 上 の 結 果 から 非 常 に 弱 い 結 合 で 色 素 近 傍 に 近 づき 1 重 項 を 失 活 させている 静 的 消 光 であることが 示 された し たがって 蛍 光 強 度 における Stern-Volmer プ ロットの 傾 きは 見 かけの 結 合 定 数 として 解 析 でき rhthp ZnPP(6/6) の 見 かけの 結 合 定 数 の 値 図 4. rthtp ZnPP(6/6) ( 青 )および rthtp ZnPP(1/6) ( 黒 ) が rhthp ZnPP(1/6) の 値 の 約 2 倍 であることから の(a)CD スペクトルと(b)MV 2+ を 消 光 剤 とす 色 素 間 のエネルギーマイグレーションが 示 唆 る Stern-Volmer プロット (a) 図 中 下 は された rthtp ZnPP(6/6) のスペクトルから rhthtp ZnPP(1/6) のスペクトルを 差 し 引 いた 差 スペクトル 4. HTHP を 基 盤 とする 光 捕 集 系 の 他 のポルフィリノイド 色 素 への 応 用 上 記 の 項 目 で 示 した 手 法 の 汎 用 性 を 確 認 するために 天 然 のク ロロフィルと 骨 格 構 造 の 近 い 亜 鉛 クロリン e6(znce6)を 用 い てアポ 体 の HTHP の 再 構 成 を 行 ない rhthp ZnCe6(6/6) を 調 製 し た( 図 5) サイズ 排 除 クロマトグラフィおよび 動 的 光 散 乱 から ZnPP の 場 合 と 同 様 に 6 量 体 構 造 を 維 持 していることを 確 認 した また 蛍 光 スペクトルにおいて アポ 体 の 添 加 量 に 依 存 した 蛍 光 図 5. ZnCe6 の 分 子 構 造 および 強 度 の 増 加 が 確 認 され ZnCe6 も ZnPP と 同 様 に 部 分 的 に 再 構 rthtp ZnPP(6/6) の 模 式 図 成 された rhthp ZnCe6(1/6) を 調 製 可 能 であることが 明 らかとなっ 9

11 た CD スペクトルにおいても rhthp ZnCe6(6/6) と rhthp ZnCe6(1/6) の 差 スペクトルは 正 と 負 の 分 裂 型 の コットン 効 果 を 示 し ZnPP と 同 様 にヘム 結 合 サイトに 取 り 込 まれていることが 明 らかとなった ま た rhthp ZnCe6(6/6) の 蛍 光 寿 命 が rhthp ZnCe6(1/6) よりも 短 く fs レーザーによる 励 起 では ps オーダーの 1 重 項 の 失 活 を 確 認 している MV 2+ を 消 光 剤 とする Stern-Volmer プロットにおいても 静 的 消 光 に より 求 まる rhthp ZnCe6(6/6) と rhthp ZnCe6(1/6) の 見 かけの 結 合 定 数 はそれぞれ 1.2 mm 1 および 0.47 mm 1 であり 色 素 集 積 化 により 見 かけの 結 合 定 数 の 2.6 倍 の 向 上 が 見 られ ZnCe6 においても HTHP マトリクス 中 でエネルギーマイグレーションが 起 こっていることが 示 された 5. まとめと 展 望 本 研 究 の 成 果 により 6 量 体 環 状 ヘムタンパク 質 である HTHP がポルフィリノイド 系 の 光 増 感 色 素 の 集 積 化 に 有 用 であることを 明 らかにした 特 に タンパク 質 を 鋳 型 あるいは 足 場 とする 系 でエネルギ ーマイグレーションを 示 した 系 は 少 なく 超 分 子 的 で 簡 便 な 本 手 法 は 様 々なポルフィリノイド 光 増 感 剤 のための 有 用 な 調 製 法 となる 可 能 性 がある 今 後 本 系 はさらに 酸 化 還 元 触 媒 と 組 み 合 わせた 太 陽 光 エネルギーの 化 学 エネルギーへの 変 換 系 の 開 発 および 天 然 光 合 成 の 作 用 機 序 への 理 解 に 貢 献 でき ると 期 待 される 謝 辞 本 研 究 は 大 阪 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 応 用 化 学 専 攻 林 研 究 室 にて 実 施 しているものです 林 教 授 には 常 日 頃 から 多 大 なるご 支 援 とご 指 導 を 頂 いており ここに 厚 く 御 礼 申 し 上 げます また 多 くのア ドバイスを 頂 いた 同 研 究 室 の 小 野 田 晃 准 教 授 実 験 を 実 施 してくれた 真 島 剛 史 君 に 心 から 感 謝 致 しま す 蛍 光 寿 命 測 定 および fs レーザーを 用 いた 過 渡 吸 収 測 定 光 化 学 に 関 する 考 察 では 同 大 学 院 同 研 究 科 生 命 先 端 工 学 専 攻 の 福 住 教 授 および 大 久 保 特 任 准 教 授 にご 協 力 ご 助 言 を 頂 いており 深 く 感 謝 致 し ます また 本 研 究 は 科 研 費 の 助 成 のもと 行 われました 参 考 文 献 1) Scholes, G. D.; Fleming, G. R.; Olaya-Castro, A.; van Grondelle, R. Nat. Chem. 2011, 3, ) Hajjaj, F.; Yoon, Z. S.; Yoon, M.-C.; Park, J.; Satake, A.; Kim, D.; Kobuke, Y. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, ) Aratani, N.; Kim, D.; Osuka, A. Acc. Chem. Res. 2009, 42, ) Yang, J.; Yoon, M.-C.; Yoo, H.; Kim, P.; Kim, D. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, ) Miller, R. A.; Stephanopoulos, N.; McFarland, J. M.; Rosko, A. S.; Geissler, P. L.; Francis, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, ) Witus, L. S.; Francis, M. B. Acc. Chem. Res. 2011, 44, ) Nam, Y. S.; Shin, T.; Park, H.; Magyar, A. P.; Choi, K.; Fantner, G.; Nelson, K. A.; Belcher, A. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, ) Endo, M.; Fujitsuka, M.; Majima, T. Chem. Eur. J. 2007, 13, ) Onoda, A.; Kakikura, Y.; Uematsu, T.; Kuwabata, S.; Hayashi, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, ) Oohora, K.; Onoda, A.; Hayashi, T. Chem. Commun. 2012, 48, ) Jeoung, J.-H.; Pippig, D. A.; Martins, B. M.; Wagener, N.; Dobbek, H. J. Mol. Biol. 2007, 368, ) Komatsu, T.; Wang, R.-M.; Zunszain, P. A.; Curry, S.; Tsuchida, E. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128,

12 研 究 紹 介 第 8 回 バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 講 演 賞 刺 激 応 答 性 マルチブロック 型 交 互 両 親 媒 性 分 子 東 北 大 学 多 元 物 質 科 学 研 究 所 JST さきがけ 村 岡 貴 博 1.はじめに 膜 タンパク 質 の 中 には リガンドとの 吸 脱 着 などの 刺 激 に 応 答 して 物 質 透 過 性 を 可 逆 的 にスイッチングする イオンチャネルが 存 在 し シグナル 伝 達 の 起 点 となる 重 要 な 働 きをしている このような 動 的 な 応 答 性 を 有 す るイオンチャネルの 多 くは 複 数 のα-ヘリックスが 交 互 に 膜 を 貫 通 した 複 数 回 膜 貫 通 型 構 造 と 呼 ばれる 立 体 構 造 を 有 することが 知 られる [1] さらにこの 立 体 構 造 は 親 水 部 と 疎 水 部 が 交 互 に 並 んだ 分 子 配 列 からなる 直 鎖 ペプチドがフォールディングすることで 形 作 られていることも 明 らかと 成 っている 我 々はここから 着 想 を 受 ける 形 で 類 似 の 立 体 構 造 を 形 作 る 合 成 分 子 を 設 計 し 膜 上 で 働 く 機 能 性 分 子 の 開 発 を 行 っている [2] 本 年 1 月 号 の 本 ニュースレターでも 報 告 したとおり すでに 合 成 分 子 で 複 数 回 膜 貫 通 型 構 造 を 模 倣 することに 成 功 し さらにその 模 倣 分 子 が 熱 的 に 開 閉 を 行 う 超 分 子 イオンチャネルを 形 成 することを 見 出 している [2b] 最 近 分 子 認 識 部 位 を 導 入 した 両 親 媒 性 化 合 物 を 用 いて 膜 タンパク 質 同 様 の 有 機 リガンドに 応 答 したイオン 透 過 性 のス イッチングに 合 成 分 子 で 初 めて 成 功 した [3] さらにこの 設 計 コンセプトで 作 られた 環 状 両 親 媒 性 化 合 物 が 熱 に 応 答 した 興 味 深 い 結 晶 相 転 移 を 示 すことを 明 らかにした [4] これら 最 近 の 研 究 成 果 について ご 報 告 させ て 頂 きたい 2.リガンド 応 答 型 イオンチャネルの 開 発 今 回 新 たに 疎 水 部 として 不 斉 部 位 を 介 して2つの 蛍 光 性 ジフェニル アセチレン(DPA)を 連 結 し その 先 に 親 水 的 なオクタエチレングリコー ルを リン 酸 エステルを 挟 んで 結 合 した 膜 挿 入 分 子 1 を 光 学 活 性 体 とし て 合 成 した 1 は 両 末 端 にトリイソプロピルシリル(TIPS) 基 を 有 してい るが それを 脱 保 護 した 2 も 合 わせて 合 成 した 光 学 活 性 体 を 用 いるこ とにより 円 偏 光 二 色 性 (CD)スペクトルを 用 いて 構 造 に 関 する 情 報 を 得 ることができるメリットが 生 まれる また 芳 香 族 部 の 近 傍 にマイナスチ ャージを 有 するリン 酸 エステルを 配 置 することで フェネ チルアミン (PA)などの 芳 香 族 アミンとの 相 互 作 用 を 期 待 した まず 1, 2 のコンフォメーションについて THF 水 溶 液 中 にて 分 光 学 的 手 法 を 用 いて 解 析 した 濃 度 一 定 (5.0 mm)の 下 重 THF および 重 THF/ 重 水 混 合 溶 媒 にて 1 の 1 H NMR を 測 定 した 所 重 水 の 割 合 が 増 加 するに 連 れて 芳 香 族 プロトンに 帰 属 されるシグナルが 高 磁 場 シフトした Diffusion Ordered Spectroscopy (DOSY) 測 定 による 拡 散 係 数 測 定 から これらの 測 定 条 件 において 分 子 集 合 体 がほとん ど 形 成 されていないことが 示 された 従 って 高 極 性 溶 媒 中 では DPA 部 分 が 分 子 内 で 集 合 していることが 示 唆 された CD スペクトルの 溶 媒 依 存 性 についても 調 べた THF 中 では 弱 いコットン 効 果 しか 見 られなかったが 水 の 割 合 が 増 えるに 連 れて nm の DPA の 吸 収 領 域 のコットン 効 果 が 著 しく 増 加 した( 図 1a) さらに 水 中 において µm の 濃 度 範 囲 で CD スペク トルにほとんど 変 化 が 見 られなかったことから この 増 加 したコットン 効 果 は 分 子 のキラルな 構 造 に 由 来 する ものと 考 えられる 一 般 に2つの 色 素 が 近 接 している 場 合 強 いコットン 効 果 が 見 られることから CD スペ クトルからも 1 は 水 中 において DPA 部 分 が 分 子 内 でスタックしたフォールディング 構 造 を 形 成 していること が 支 持 された 2 についても 同 様 のスペクトル 結 果 が 得 られたことから 水 中 でフォールディングしているこ とが 示 された 図 1. CD spectral changes of 1 a) in the mixtures of THF and water, and b) in the addition of 2-phenethylamine (PA) in 20 mm HEPES buffer (ph 7.5). 11

13 続いて 1, 2 の脂質二分子膜への導入 および膜中でのコンフ ォメーションについて調べた 1 または 2 をリン脂質 DOPC とク ロロホルム中で混合し 溶媒留去後 水和することでベシクルを 調整した 蛍光顕微鏡観察から 得られたベシクルの脂質二分子 膜中に 1, 2 が含まれていることが示された スピンラベルされた リン脂質を用いた変異蛍光消光解析から 1, 2 いずれも DPA 部分 が膜の内側に存在し リン脂質のアルキル基とほぼ平行方向 つ まり膜面に対しほぼ垂直方向を向いていることが示された DOPC 脂質二分子膜中の 1, 2 は 水中とよく似た CD スペクトル を示したことから 図 1b 赤線 それらはフォールディングした 図 2. Schematic drawing of the conformations of a) 1 and b) 2 in a DOPC bilayer. 構造で膜中に埋まっていることが示唆された さらに分子末端の TIPS 基 水酸基が膜に埋まっているかどう かについて 単分子膜の π A 等温線から分子専有面積を求めることで調べた その結果 DOPC 中の 1, 2 の分 子専有面積 A1, A2 は 1.0 nm2, 0.43 nm2 と算出された A2 は 分子モデルから計算されるフォールディングした 疎水部 2つの DPA 部 の断面積 nm2 と近いことから 2 の疎水部はフォールディングした構造で膜中 に存在し 水酸基は膜外にあることが示唆された 図 2b 一方 A1 は 2つの DPA 部と2つの TIPS 基の断 面積の合計 1.11 nm2 とほぼ一致することから 1 の TIPS 基は膜中に埋まっていることが示唆された 図 2a リガンドとして PA を用い 脂質二分 子膜中の 1, 2 との相互作用について調べ た PA 添加に伴い 1, 2 いずれも CD ス ペクトル変化を示したことから 両者で 相互作用していることが明らかとなった 図 1b またこの滴定過程を蛍光スペ クトルでモニターした所 蛍光波長の長 波長シフトが見られたことから リガン ドとの複合化により膜挿入分子が集合し ていることが示唆された 1 と PA との解 離定数は ビアコア表面プラズモン共鳴 (SPR)システムから 370 µm と求められた 一方 2 と PA との解離定数は CD スペク トル変化から 577 µm と求められた このリガンドとの吸脱着によるイオン 透過性変化について 平面膜系でのカリ ウムイオンをモニターする微弱電流測定 により調べた 1 を含む DOPC 脂質二分 子膜は 80 mv の電圧下においてほとん ど電流を示さなかった 図 3a この平面 図 3. Conductance recordings at +80 mv of a DOPC bilayer containing 1 (10 nm) in HEPES buffer (20 mm, ph 7.5) a) before and b) after the addition of PA (0.20 µm) into the upper chamber (cis) c) followed by the addition into the lower chamber (trans) at 20 C. 膜の上部に PA を加えた場合も ほとんど変化は見られなかった 図 3b ここで興味深いことに 平面膜下 部にも PA を加えた場合 電流の大きな増加が見られた 図 3c ステップ状の電流プロファイルであったこ とから イオンチャネルを通したイオン透過が示唆された Hille の式からイオンチャネルの内径は約 0.87 nm であることも算出された β シクロデキストリン βcd は水中で PA と相互作用することが知られる そこ で βcd を平面膜上部に加えた所 電流は著しく減少し 下部にも加えると電流はほとんど見られなくなった その後 PA を平面膜両部に加えると 再び電流が観測された 従って 1 は PA との複合化によりカリウムイ オン透過性を向上させ βcd を用いて PA を外すことにより 可逆的に透過性をスイッチングできることが示 された この電流透過性の濃度依存性を調べ Hill 解析を行った結果 Hill 係数は 3.1 と算出された このこ 12

14 とから 1 PA 三量体が上下で重なることで超分子イオンチャネルが形成されていることが示唆された 一方 2 は PA の有無に関わらずイオン透過性は見られなかった 上記の通り 2 も PA と相互作用することから 1 において膜に埋まっている TIPS 基がアンカーのように働き チャネル形成に有利な効果を与えているもの と推察される[5] 1 PA がイオンチャネルを形成する完全なメカニズムは未だ明らかにできていないが PA と の複合化による 1 の電荷遮蔽やコンフォメーション変化が 静電相互作用や van der Waals 相互作用などによ りハーフチャネル形成を促し それがさらに膜の上下で van der Waals 相互作用などによりスタックし イオ ンチャネル形成へとつながっているものと考えられる 3 温度応答単結晶 単結晶相転移によるミリメートルスケールでの結晶の機械的運動 親水部と疎水部が交互に並んだ交互両親媒性化合物に関する研究 の中で 膜中での機能に加え 化合物そのものの物性についても興 味が湧き その単純な分子として 3 を得た[4] 興味深いことに 3 は 柔軟性の高いテトラエチレングリコール TEG を2本有し 比較 的大きな分子であるにも関わらず クロロホルムなどの溶液を蒸発 させることで簡便に針状の単結晶を与えた THF/ヘキサンの蒸気拡 散法により mm から cm オーダーの巨大な単結晶を得ることに成功 した DSC によりこの単結晶の相転移を調べた所 422 K の融点に 加え 333 K にも転移が見られた 融点以下からの冷却過程では 329 K に相転移が見られ 以降の加熱 冷却に おいて可逆的なプロファイルが得られた 温度変化に伴う結晶の変化を観察した所 予想外にも 結晶が 333 K の相転移点で折 れ曲がり運動を示すことを発見した 図 4 は 長さ 2 cm 程度の針状単結晶を 片末端 写真右側 を固定した状態でホットプレ ート上に置き 横から撮影した写真である 326 K において直線状であった結晶が 相転 移点をわずかに超えた 335 K で上へ曲がり 338 K で再び直線状へと戻った 冷却時も相 転移点付近の 330 K で同様の折れ曲がり運 動が見られた このメカニズムを探るため 図 4. Snapshots of the macroscopic motion of a single crystal of 3 on a hot stage during a c) heating and c,d) cooling processes between 326 and 338 K. Scale bars: 5.0 mm. 相転移前後 273 K と 343 K で X 線結晶構 造解析を行った 273 K での解析から 結晶 は Pc の空間群から成り 一対の 3 分子が a 軸方向にスタックしていた a 軸方向にはア ゾベンゼンとビスフェニルエチニルベンゼ ン BPEB 部が交互に並び その分子内 分子間での距離はそれぞれ 3.7, 3.5 Å であっ たことから 両者の間に π π 相互作用が働 図 5. Merged X-ray crystal structures of 3 at 273 (blue) and 343 K (red). いていることが示唆された この解析に用いた単結晶を加熱し 343 K での構造解析を行った 空間群は 273 K と同じ Pc であった 興味深いことに この相転移において TEG 鎖中のトリアゾール環に近い炭素原子 図 5, 矢印 や BPEB 部に近い炭素原子がフリップしていることが明らかとなった ポリエチレングリコールは 温度変化に伴いコンフォメーションを変化させることが知られ その効果が相転移につながったものと考えら れる 対照的に 芳香族部の位置やコンフォメーションは 相転移前後でほとんど変化が見られなかった こ うしたコンフォメーション変化だけでなく 分子のパッキングにも変化が見られ 加熱過程において 特に a 13

15 軸 の 格 子 定 数 が 最 大 の 変 化 (2.6%の 伸 び)を 示 した ここで a 軸 は 針 状 結 晶 の 長 軸 方 向 に 対 応 することか ら ホットプレート 上 での 加 熱 において 結 晶 下 部 から 相 転 移 が 始 まりその 長 さが 伸 びることが 結 晶 が 曲 が る 原 因 であることが 明 らかとなった さらに 加 熱 を 続 けることにより 結 晶 全 体 が 相 転 移 する 結 果 内 部 の 分 布 が 均 一 となり 直 線 状 に 戻 ると 考 えられる Irie らにより ジチエニルエテン 誘 導 体 からなる 単 結 晶 の 光 による 屈 曲 運 動 が 報 告 されている [6] この 場 合 紫 外 光 可 視 光 照 射 にともなう 閉 環 開 環 反 応 が 利 用 されている Irie らは 結 晶 中 の 閉 環 体 開 環 体 の 分 布 勾 配 が 分 子 パッキングの 縮 みや 伸 びを 引 き 起 こし その 結 果 単 結 晶 の 屈 曲 運 動 につながっていると 考 察 して いる ここで 密 に 詰 まった 色 素 分 子 による 強 い 吸 収 などにより 光 は 結 晶 の 内 部 まではほとんど 届 かない 従 って 光 反 応 を 用 いる 場 合 結 晶 中 の 分 子 全 てを 異 性 化 させ 分 布 勾 配 を 解 消 することは 技 術 的 に 困 難 であり 単 結 晶 を 直 線 状 に 戻 すには 逆 反 応 を 引 き 起 こす 別 の 波 長 の 光 を 照 射 する 必 要 がある つまり 結 晶 の 屈 曲 再 直 線 化 には2つの 刺 激 (2 波 長 の 光 )を 用 いる 必 要 がある これに 対 し 本 系 の 場 合 熱 は 結 晶 全 体 へ 伝 わるた め 最 終 的 に 分 布 勾 配 は 解 消 される 従 って 加 熱 (または 冷 却 )という1つの 刺 激 だけで 結 晶 の 屈 曲 と 再 直 線 化 の 両 方 を 引 き 起 こすことができる また 本 系 では 共 有 結 合 の 組 み 換 えは 行 われず サブ Å スケール のコンフォメーション 変 化 で mm スケールの 結 晶 運 動 を 引 き 起 こしており この 点 も 特 徴 的 である 4.おわりに イオンチャネルの 研 究 において 膜 タンパク 質 の 構 造 を 真 似 るという 着 想 から リガンド 応 答 型 のイオン 透 過 スイッチというまさに 膜 タンパク 質 が 行 っている 機 能 を 模 倣 するに 至 った 溶 液 中 と 比 べ 膜 中 の 分 子 の 測 定 手 段 は 限 られるが 分 光 学 的 測 定 や π A 等 温 線 解 析 SPR 測 定 と 様 々な 測 定 技 術 を 駆 使 して コンフォメ ーション リガンドとの 相 互 作 用 について 詳 細 に 解 明 することができた その 中 で 分 子 末 端 の 構 造 の 違 いが イオン 透 過 性 に 大 きく 影 響 することは 予 想 外 の 発 見 であった また 膜 挿 入 分 子 から 派 生 する 形 で 行 った 環 状 交 互 両 親 媒 性 化 合 物 の 研 究 は 偶 然 得 られた 単 結 晶 から 始 まった 結 晶 が 曲 がる とは 全 く 予 想 しておらず その 発 見 の 際 は 大 変 興 奮 した 最 近 3 より 一 回 り 大 きな 類 縁 体 も 興 味 深 い 相 転 移 挙 動 を 示 すことが 明 らかと なっており 今 後 もこの 交 互 両 親 媒 性 化 合 物 が 持 つ 性 質 を 解 き 明 かしていきたいと 考 えている 5. 謝 辞 本 研 究 は 東 北 大 学 多 元 物 質 科 学 研 究 所 生 命 類 似 機 能 化 学 研 究 分 野 金 原 数 教 授 の 研 究 室 で 行 った 成 果 であ り 金 原 教 授 のご 指 導 に 心 から 感 謝 の 意 を 表 します イオン 伝 導 度 測 定 では 東 京 大 学 大 学 院 工 学 系 研 究 科 の 野 地 博 行 教 授 田 端 和 仁 講 師 にご 協 力 頂 きました ビアコア SPR 測 定 では 東 京 大 学 大 学 院 工 学 系 研 究 科 の 津 本 浩 平 教 授 長 門 石 曉 助 教 にご 協 力 頂 きました X 線 結 晶 構 造 解 析 では 東 北 大 学 多 元 物 質 科 学 研 究 所 の 芥 川 智 行 教 授 星 野 哲 久 助 教 にご 協 力 頂 きました ここに 厚 く 御 礼 申 し 上 げます 最 後 に 研 究 遂 行 にご 助 力 頂 いた 遠 藤 貴 宏 氏 嶋 建 也 氏 をはじめ 研 究 室 メンバーに 深 く 感 謝 致 します 6. 参 考 文 献 等 [1] B. K. Kobilka et al. Nature, 2007, 450, 383. [2] (a) T. Muraoka, T. Shima, T. Hamada, M. Morita, M. Takagi, K. Kinbara, Chem. Commun., 2011, 47, 194; (b) T. Muraoka, T. Shima, T. Hamada, M. Morita, M. Takagi, K. V. Tabata, H. Noji, K. Kinbara, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 19788; (c) T. Shima, T. Muraoka, T. Hamada, M. Morita, M. Takagi, H. Fukuoka, Y. Inoue, T. Sagawa, A. Ishijima, Y. Omata, T. Yamashita, K. Kinbara, Langmuir, 2014, 30, 7289; (d) T. Shima, T. Muraoka, K. V. Tabata, H. Noji, K. Kinbara, Pure Appl. Chem., 2014, 86, [3] T. Muraoka, T. Endo, K. V. Tabata, H. Noji, S. Nagatoishi, K. Tsumoto, R. Li, K. Kinbara, J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, [4] T. Shima, T. Muraoka, N. Hoshino, T. Akutagawa, Y. Kobayashi, K. Kinbara, Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, [5] D. M. Cortes, L. G. Cuello, E. Perozo, J. Gen. Physiol., 2001, 117, 165. [6] (a) S. Kobatake, S. Takami, H. Muto, T. Ishikawa, M. Irie, Nature, 2007, 446, 778; (b) M. Morimoto, M. Irie, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132,

16 研 究 紹 介 第 8 回 バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 講 演 賞 DNA 四 重 鎖 は 転 写 の 二 次 情 報 を 保 持 しているか? 甲 南 大 学 先 端 生 命 工 学 研 究 所 (FIBER) 建 石 寿 枝 1. はじめに 遺 伝 情 報 が 伝 達 される 機 構 を 解 明 することは ヒトゲノム 計 画 によって 公 表 されたゲノムの 一 次 情 報 を 活 用 するための 重 要 な 課 題 である 遺 伝 情 報 伝 達 に 重 要 な 転 写 過 程 では RNA ポリ メラーゼが 鋳 型 となる DNA の 二 重 鎖 をほどきながら 移 動 し DNA の 塩 基 配 列 を 読 み 取 って RNA を 合 成 する この 際 RNA ポリメラーゼの 動 きは 一 定 ではなく RNA ポリメラーゼの 移 動 速 度 が 急 激 に 低 下 する Pause RNA ポリメラーゼの 動 きが 完 全 に 滞 る Arrest や DNA 上 をすべる Slippage が 起 こる [1] 一 般 的 に Pause が 起 こると RNA の 生 産 量 が 低 下 し Slippage では 転 写 される RNA の 鎖 長 が 長 く(または 短 く)なり また Arrest では RNA ポリメラーゼの 動 き が 停 止 した 部 位 で 切 り 離 された 短 い RNA が 産 生 される このような RNA 産 生 に 関 わる 変 化 を 転 写 変 異 といい 例 えば ヒトの 中 枢 神 経 系 における β-アミロイド 前 駆 体 タンパク 質 の 遺 伝 子 や 低 リポタンパク 血 症 や 血 友 病 に 関 わる 遺 伝 子 において 転 写 変 異 が 報 告 されており 変 異 した RNA の 産 生 と 疾 患 発 症 の 関 連 を 調 べる 研 究 が 行 われている [2] 転 写 変 異 を 引 き 起 こす 部 位 は DNA の 配 列 すなわち 一 次 情 報 によって 決 まっていると 考 え られている( 図 1) DNA の 標 準 的 な 構 造 は 二 重 鎖 であるが DNA は 三 重 鎖 四 重 鎖 十 字 型 などの 非 標 準 構 造 も 形 成 で きる このような 非 標 準 構 造 は 特 定 の 塩 基 配 列 で 形 成 さ れ 例 えば グアニンの 連 続 配 列 では 四 重 鎖 が 形 成 され ることがある 近 年 鋳 型 DNA 上 における 非 標 準 構 造 の 形 成 によっても 転 写 変 異 は 引 き 起 こされることが 明 らかになった [3] 興 味 深 いこ とに 従 来 から 報 告 されてい る 転 写 変 異 を 起 こす DNA 配 図 1. 試 験 管 内 での DNA 二 重 鎖 の 構 造 と 細 胞 内 環 境 での DNA の 構 造 多 様 性 列 よりも 四 重 鎖 などの 構 造 を 介 して 誘 起 される 転 写 変 異 は Arrest を 誘 起 する 効 率 が 高 い [3] 我 々の 研 究 所 (FIBER)で は 細 胞 内 を 模 倣 した 溶 液 環 境 下 では 二 重 鎖 は 不 安 定 化 されるが 四 重 鎖 をはじめとする 非 標 準 構 造 は 安 定 化 されることを 見 出 している [4] 溶 液 環 境 は 細 胞 周 期 によって 著 しく 変 化 するため 細 胞 内 では 環 境 変 化 に 応 答 して DNA 構 造 も 変 化 している 可 能 性 がある( 図 1) このような DNA の 構 造 が 遺 伝 子 発 現 をはじめとする 生 命 現 象 を 調 整 する 役 割 をもつのではないかと 我 々は 着 想 し FIBER では 研 究 を 遂 行 している 従 来 の 転 写 変 異 の 研 究 では 転 写 産 物 RNA の 発 現 量 や 塩 基 配 列 の 変 化 が 注 目 されてきた しかし 転 写 された RNA は 1 本 鎖 であるが RNA のフォール ディング( 折 り 畳 まれ 方 )は RNA の 機 能 発 現 や 翻 訳 効 率 に 重 要 である そこで 我 々は 転 写 の 鋳 型 となる DNA は 塩 基 配 列 という 一 次 情 報 を 有 するだけではなく DNA の 構 造 によって 転 写 Arrest を 誘 起 して 転 写 される RNA の 構 造 を 変 え 時 間 軸 に 沿 って 遺 伝 子 発 現 を 調 節 する Timeline Code としての 機 能 を 有 しているのではないかという 仮 説 を 立 てた 15

17 2. DNA 四 重 鎖 は 転 写 変 異 を 誘 起 する まず DNA 四 重 鎖 構 造 が 転 写 変 異 に 及 ぼす 影 響 を 解 析 するため 同 じル ープ 配 列 をもち G-カル テットの 枚 数 を と 変 化 させた 四 重 鎖 を 設 計 し これらの 構 造 と 熱 安 定 性 を 円 二 色 性 分 散 計 と 紫 外 可 視 分 光 光 度 計 を 用 いて 解 析 した その 結 果 四 重 鎖 はアンチパラ レル 型 ミックスド 型 図 2. 鋳 型 DNA 鎖 中 に 形 成 される 四 重 鎖 の 構 造 とその 安 定 性 パラレル 型 と 異 なる 構 造 (トポロジー)をもち また それぞれ 安 定 性 も 異 なることが 示 された( 図 2) そこ で これらの 四 重 鎖 を 形 成 する 配 列 ( 図 3a X 部 位 )を T7 プロモーター 配 列 の 下 流 に 挿 入 した 6 種 類 の 鋳 型 DNAと 四 重 鎖 を 形 成 し ない Linear 配 列 を 設 計 した( 図 3b) 転 写 実 験 では T7 RNA ポリメラーゼを 用 いて それぞれの 鋳 型 DNA からマルチターンオ ーバーの 条 件 で 転 写 反 応 を 90 分 間 行 い 転 写 された RNA を 変 性 PAGE(UREA-PAGE) 図 3. (a) 四 重 鎖 を 形 成 する DNA 配 列 領 域 (X)を 挿 入 した 鋳 型 DNA の 配 列 (b) X 領 域 の 配 列 とそれぞれの に 展 開 して 転 写 産 物 RNA を 解 析 した( 図 4) 配 列 名 その 結 果 どの 鋳 型 DNA から 転 写 を 行 っ た 場 合 でも 転 写 が 鋳 型 DNA の 3 末 端 まで 進 行 したことを 示 す 全 長 の 転 写 産 物 RNA (70 塩 基 )が 確 認 され た( 図 4, レーン L Q1~Q6) さらに 四 重 鎖 を 形 成 する 鋳 型 DNA からは Slippage 図 4. 四 重 鎖 構 造 を 形 成 する 鋳 型 DNA 鎖 から 転 写 された RNA の 電 気 泳 動 解 析 または Arrest に 由 来 す 転 写 反 応 は マルチターンオーバーの 条 件 で 30 mm KCl, 40 mm Tris-HCl (ph 8.0), 8 mm MgCl る 産 物 RNA も 確 認 さ 2, and 2 mm spermidine を 含 む 溶 液 で 行 われた 完 全 長 の 転 写 産 物 (Run-off) 転 写 反 応 途 中 での 終 結 (Arrest)および 滑 り 現 象 (Slippage) れ 四 重 鎖 が 転 写 変 異 を 起 こした 産 物 の 位 置 を 星 印 及 び 矢 印 で 示 した レーン L は 鋳 型 DNA である を 誘 起 することが 示 された 特 に Q3 Linear から, レーン Q1-Q6 はそれぞれの 鋳 型 DNA から 転 写 された 転 写 産 物 RNA を 泳 動 させた Q5 Q6 の 安 定 な 四 重 鎖 を 形 成 する 鋳 型 DNA では 全 長 転 写 産 物 RNA の 生 産 量 が 顕 著 に(50% 以 下 ) 低 下 した( 図 4 レーン Q3 Q5 及 び Q6) さらに これらの 鋳 型 DNA から 転 写 された 16

18 産 物 では RNA ポリメラーゼが 鋳 型 DNA 上 で 転 写 を 一 定 時 間 停 止 し(Arrest) 鋳 型 DNA から 解 離 したと 思 われる 短 鎖 の 転 写 産 物 RNA も 確 認 された( 図 4 Q3 Q5 及 び Q6 における 星 印 ) また Q3 Q5 及 び Q6 中 の 四 重 鎖 はトポロジーがすべて 異 なることから Arrest が 誘 起 される か 否 かは 四 重 鎖 のトポロジーではなく 安 定 性 によって 決 まっていることがわかった つまり 鋳 型 DNA に 安 定 な 四 重 鎖 が 形 成 されると RNA ポリメラーゼが 四 重 鎖 を 解 離 させることがで きずに 鋳 型 DNA 上 で 停 止 し Arrest が 誘 起 されると 考 えられる [3] 3.DNA 四 重 鎖 は 転 写 産 物 RNA の 構 造 と 機 能 を 制 御 する リボザイムは 基 質 となる RNA を 切 断 する 酵 素 活 性 をもつ RNA であり リボザイムを 含 め た 鎖 長 の 長 い RNA は 最 安 定 な 構 造 の 他 に 準 安 定 な 構 造 も 形 成 する 正 しくフォールディングさ れたリボザイムは 基 質 RNA と 結 合 し 切 断 反 応 に 対 して 活 性 のある 構 造 を 形 成 した 後 基 質 RNA が 切 断 される 一 方 で ミスフォールドされた 準 安 定 な 構 造 のリボザイムも 基 質 と 結 合 す るが このような 複 合 体 は 基 質 を 切 断 できない [5] そのため 基 質 RNA の 切 断 効 率 によって 正 しくフォールディングされた RNA の 量 を 見 積 もることができる そこで DNA 四 重 鎖 による 転 写 Arrest が RNA のフォールディングに 及 ぼす 影 響 を 定 量 的 に 解 析 するために 鋳 型 DNA で ある Linear および Q5 の X 部 位 ( 図 3a)の 上 流 に ミスフォールディングしやすいとされるリ ボザイム 配 列 Rz を 導 入 した 鋳 型 DNA(L_Rz および Q5_Rz)を 設 計 した 四 重 鎖 を 形 成 しない L_Rz では 転 写 開 始 から Run-off までの 時 間 は 0.5 秒 以 下 である そのため 転 写 され た RNA は 転 写 後 にフォー ルディングすると 考 えられ る 一 方 で リボザイム RNA が 転 写 された 直 後 に 四 重 鎖 によって Arrest が 引 き 起 こさ れれば 転 写 中 にリボザイム RNA のフォールディングが 進 行 すると 考 えられる( 図 5) 図 5. DNA 四 重 鎖 による 転 写 Arrest と 転 写 された RNA のフォール ディング まず 設 計 した 鋳 型 DNA を 用 いて 転 写 を 反 応 行 い 転 写 反 応 終 了 後 (120 分 後 ) 基 質 RNA を 添 加 し 各 時 間 の 切 断 産 物 RNA をゲル 電 気 泳 動 にて 定 量 化 した その 結 果 リボザイムによる 基 質 RNA の 切 断 反 応 は 15 分 後 に 飽 和 し L_Rz から 転 写 されたリボザイムは 全 基 質 RNA 量 の 36%しか 切 断 できなかっ た すなわち L_Rz から 転 写 されたリボザイムは 36% 正 しくフォールドしているが 64%はミ スフォールドしていることがわかった 一 方 で リボザイム 配 列 の 下 流 に 四 重 鎖 をもつ Q5_Rz から 転 写 されたリボザイムでは 切 断 された RNA 量 は 全 基 質 の 74%まで 増 大 した さらに DNA 四 重 鎖 がより 安 定 化 されるように 溶 液 の KCl の 濃 度 を 30 mm から 50 mm に 上 げた 溶 液 中 でも Q5_Rz の 転 写 反 応 をおこなった その 結 果 切 断 された RNA 量 は 全 基 質 の 80%となり 鋳 型 DNA の 四 重 鎖 が 安 定 であるほどリボザイムの 基 質 切 断 の 効 率 が 上 昇 することが 示 された 転 写 中 の RNA ポリメラーゼはリボザイムの 配 列 を 転 写 した 後 四 重 鎖 の 手 前 で 一 旦 Arrest される( 図 5) リボザイム 配 列 の 5 側 の 部 位 にミスフォールドしやすい 塩 基 配 列 が 存 在 するた め 四 重 鎖 によって 転 写 が 一 旦 停 止 することで ミスフォールドしやすい 塩 基 配 列 でも 正 しくフ ォールディングされるのでないかと 考 えられる これらの 結 果 から 鋳 型 DNA の 四 重 鎖 が 転 写 Arrest を 介 して 転 写 産 物 RNA の 構 造 及 び 機 能 を 変 える 新 しい 機 構 が 実 験 的 に 示 された 17

19 4.おわりに 本 稿 では FIBER で 注 目 している 非 標 準 構 造 に 制 御 される 生 命 現 象 の 一 例 として 四 重 鎖 が 転 写 変 異 に 及 ぼす 影 響 について 紹 介 した 本 稿 では 四 重 鎖 の 影 響 を 定 量 化 するために シン プルなモデル DNA 配 列 を 用 いたが 四 重 鎖 を 形 成 可 能 な 配 列 はヒトのゲノム 配 列 上 に 30 万 カ 所 も 存 在 する [6] 例 えば ヒトの rrna は 生 命 活 動 の 維 持 において 必 須 の RNA であるが 鋳 型 DNA にグアニン 連 続 配 列 を 多 く 含 むため in vitro 実 験 では 正 しく 転 写 されにくいと 予 測 される さらにこの RNA の 二 次 及 び 高 次 構 造 は 非 常 に 複 雑 であるため どのようにフォールディングさ れているのかは 明 らかになっていない 興 味 深 いことに rrna の 鋳 型 DNA の 配 列 には 四 重 鎖 を 形 成 可 能 な 部 位 が 複 数 箇 所 存 在 している 四 重 鎖 によって 転 写 速 度 を 調 整 することで 複 雑 な rrna の 構 造 を 正 しくフォールディングさせる 機 構 があることを 本 研 究 結 果 は 推 測 させる さ らに 近 年 細 胞 内 で 転 写 された RNA 自 身 が 四 重 鎖 を 形 成 する 場 合 翻 訳 されるアミノ 酸 の 配 列 や 鎖 長 が 変 化 することも 見 出 され [7] 遺 伝 子 発 現 機 構 における 非 標 準 構 造 の 重 要 性 が 認 知 され つつある 核 酸 の 構 造 は 化 学 的 観 点 からも 非 常 に 興 味 深 い 二 重 鎖 の 構 造 形 成 には 核 酸 塩 基 間 の 水 素 結 合 スタッキング 相 互 作 用 が 重 要 であることは 言 うまでもないが 核 酸 の 水 和 やカチオンとの 結 合 も 構 造 安 定 性 を 決 める 重 要 な 因 子 である 特 に 非 標 準 構 造 の 形 成 には 核 酸 と 水 やカチオンの 相 互 作 用 が 重 要 であり これらの 相 互 作 用 は 溶 液 環 境 ( 塩 濃 度 共 存 溶 質 の 濃 度 )によって 顕 著 に 促 進 (または 抑 制 )される [8] 生 命 は 核 酸 の 標 準 構 造 である 二 重 鎖 に 遺 伝 情 報 を 保 持 する 役 割 を 託 した 二 重 鎖 構 造 が Watson と Crick によって 見 出 されてから 60 年 が 経 過 し 解 析 されたゲ ノム 配 列 ( 一 次 情 報 )を 基 に 医 療 診 断 を 行 う 技 術 が 確 立 されつつある 一 方 で 核 酸 の 非 標 準 とされる 構 造 に 対 しても 解 析 が 進 められ 細 胞 内 での 周 辺 環 境 変 化 よって 化 学 的 相 互 作 用 が 変 化 し 核 酸 の 構 造 が 調 整 されている 可 能 性 が 示 唆 されている 生 命 は 二 重 鎖 では 果 たせな い 転 写 翻 訳 などの 生 命 現 象 を 制 御 するという 機 能 を 核 酸 の 非 標 準 構 造 に 託 しているので はないか この 非 標 準 構 造 に 秘 められた 機 能 を 化 学 的 に 解 き 明 かすことで 核 酸 を 医 療 産 業 分 野 で 応 用 できる 技 術 を 開 拓 できると 期 待 される 謝 辞 本 研 究 の 遂 行 にあたり 熱 心 なご 指 導 を 賜 りました 甲 南 大 学 FIBER 所 長 杉 本 直 己 教 授 に 心 から 感 謝 申 し 上 げます 本 研 究 の 一 部 は 私 立 大 学 戦 略 的 研 究 基 盤 形 成 支 援 事 業 科 学 研 究 費 補 助 金 (No および No ) 公 益 財 団 法 人 ひょうご 科 学 技 術 協 会 および 甲 南 学 園 平 生 太 郎 基 金 科 学 研 究 奨 励 助 成 金 からの 助 成 により 実 施 されました [ 参 考 論 文 ] [1] J. W. Shaevitz, E. A. Abbondanzieri, R. Landick, S. M. Block, Nature 2003, 426, [2] ak. J. Howe, C. M. Kane, M. Ares, Jr., RNA 2003, 9, ; bj. Strathern, F. Malagon, J. Irvin, D. Gotte, B. Shafer, M. Kireeva, L. Lubkowska, D. J. Jin, M. Kashlev, J Biol Chem 2013, 288, [3] H. Tateishi-Karimata, N. Isono, N. Sugimoto, PLoS One 2014, 9, e [4] ah. Tateishi-Karimata, S. Nakano, N. Sugimoto, Curr Protoc Nucleic Acid Chem 2013, Chapter 7, Unit7 19; bh. Tateishi-Karimata, S. Pramanik, S. Nakano, D. Miyoshi, N. Sugimoto, ChemMedChem 2014, 9, [5] S. Nakano, H. T. Karimata, Y. Kitagawa, N. Sugimoto, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, [6] J. L. Huppert, S. Balasubramanian, Nucleic Acids Res 2005, 33, [7] at. Endoh, Y. Kawasaki, N. Sugimoto, Angew Chem Int Ed Engl 2013, 52, ; bt. Endoh, Y. Kawasaki, N. Sugimoto, Nucleic Acids Res 2013, 41, [8] ah. Tateishi-Karimata, N. Sugimoto, Angew Chem Int Ed Engl 2012, 51, ; bh. Tateishi-Karimata, N. Sugimoto, Nucleic Acids Res 2014, 42,

20 第 2 回 バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 若 手 フォーラム 開 催 報 告 ( 第 29 回 生 体 機 能 関 連 化 学 部 会 若 手 フォーラム) 若 手 フォーラム 世 話 人 代 表 愛 媛 大 学 総 合 科 学 研 究 支 援 センター 森 重 樹 第 2 回 バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 若 手 フォーラムは, 生 体 関 連 若 手 会 中 国 四 国 支 部 の 森 重 樹 ( 愛 媛 大 学 ), 池 田 俊 明 ( 広 島 大 学 ), 前 田 千 尋 ( 岡 山 大 学 ), 及 びバイオテクノロジー 部 会 から 齋 藤 真 人 ( 大 阪 大 学 )が 世 話 人 となり,9 月 10 日 ( 水 )に 岡 山 大 学 津 島 キャンパスにおいて 開 催 いたしま した 昨 年 に 引 き 続 き, 生 体 機 能 関 連 化 学 部 会 だけではなく,バイオ 関 連 シンポジウムに 参 加 するバ イオテクノロジー 部 会,フロンティア 生 命 化 学 研 究 会,ホスト ゲスト 超 分 子 化 学 研 究 会 からも 発 表 を 募 集 いたしました その 結 果, 学 生 50 名, 一 般 20 名, 招 待 講 演 者 4 名, 計 74 名 の 非 常 に 多 くの 方 にご 参 加 いただきました 今 回 は 最 先 端 で 活 躍 する 化 学, 生 化 学 の 分 野 から4 名 の 先 生 を 講 師 としてお 招 きし,それぞれ フ ラーレンおよびフラーレン 誘 導 体 を 用 いる 光 線 力 学 治 療 薬 を 目 指 して ( 池 田 篤 志 先 生 広 島 大 学 ), 固 相 ケミカルツールを 用 いた 標 的 タンパクの 選 択 的 単 離 機 能 化 法 の 開 発 ( 高 橋 大 介 先 生 慶 應 義 塾 大 学 ), 誘 導 ラマン 散 乱 顕 微 鏡 による 無 標 識 生 体 イメージング ( 小 関 泰 之 先 生 東 京 大 学 ), 環 境 微 生 物 の 有 用 活 用 および 共 生 細 菌 の 機 能 解 明 (モリ テツシ 先 生 早 稲 田 大 学 )というタイトルで 講 演 いただきました また, 一 般 口 頭 発 表 として UNDERSTANDING TOPOISOMERASES: NANOROBOT MAGICIANS OF THE ENZYME WORLD ( Dr. Jonathan G. Heddle 理 化 学 研 究 所 )というタイトルでご 発 表 いただきました 講 演 はどれも 興 味 深 く, 会 場 の 方 からも 活 発 な 議 論 が 飛 び 交 い 大 いに 盛 り 上 がりました また,モリ 先 生 と Dr. Heddle には 英 語 にてご 講 演 いただきました これからグローバルに 活 躍 することが 期 待 される 学 生 や 若 手 研 究 者 にとって,とてもよい 刺 激 になっ たと 思 います 19

21 ポスター 発 表 は 講 演 に 引 き 続 いて 行 われ,42 件 (うち 学 生 38 件 )もの 発 表 をいただきました こちらも 講 演 と 同 様 に 非 常 に 活 発 な 議 論 が 行 われました また, 今 回 も 優 秀 なポスター 発 表 に 対 して 学 生 ポスター 賞 の 授 与 を 行 いました 審 査 には 招 待 講 演 者 も 含 め,16 名 の 先 生 にご 尽 力 いただきま した その 結 果, 特 に 優 秀 な 発 表 と 認 められた 中 島 彩 夏 さん( 名 古 屋 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科 )と 藤 田 健 太 さん( 東 京 工 業 大 学 大 学 院 生 命 理 工 学 研 究 科 )の2 名 を 学 生 ポスター 賞 受 賞 者 として 表 彰 すると ともに,バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 懇 親 会 に 招 待 いたしました また,ポスター 発 表 終 了 後 にはお よそ 一 時 間 半 の 懇 親 会 を 行 いました スケジュールの 都 合 で 少 し 短 い 時 間 でしたが, 講 演 会 場 とはま た 違 った 盛 り 上 がりをみせ, 研 究 室 身 分 の 垣 根 を 超 えた 交 流 ができました 実 際 に,この 若 手 フォ ーラムをきっかけに 共 同 研 究 への 展 開 を 考 えているという 声 もありました 若 手 フォーラムを 通 じて 普 段 関 わり 合 いの 少 ない 学 生, 研 究 者 間 で 交 流 が 生 まれ, 新 しい 化 学 の 発 展 に 寄 与 することができま したら 幸 いです 最 後 に, 本 会 の 運 営 と 開 催 に 関 しましてご 協 力 頂 きました 世 話 人 の 方 々, 若 手 会 幹 事 の 方 々,なら びに 日 本 化 学 会 坂 下 修 一 様 に 厚 く 御 礼 申 し 上 げます また, 合 同 若 手 フォーラムの 件 をご 快 諾 頂 き ました 日 本 化 学 会 生 体 機 能 関 連 化 学 部 会,バイオテクノロジー 部 会,フロンティア 生 命 化 学 研 究 会, ホストゲスト 超 分 子 化 学 研 究 会 の 先 生 方 に 厚 く 御 礼 申 し 上 げます さらに, 事 前 準 備 や 当 日 の 運 営 でお 世 話 になった 岡 山 大 学 依 馬 研 究 室, 広 島 大 学 灰 野 研 究 室 の 皆 様,および 生 体 機 能 関 連 化 学 部 会, バイオテクノロジー 部 会, 公 益 財 団 法 人 サントリー 生 命 科 学 財 団, 中 国 ケミー 株 式 会 社 のご 支 援 に 感 謝 いたします 20

22 第 8 回 バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 開 催 報 告 岡 山 大 学 ( 実 行 委 員 長 ) 大 槻 高 史 2014 年 9 月 11 日 から 9 月 13 日 までの 間 岡 山 大 学 津 島 キャンパスにおいて 第 8 回 バイ オ 関 連 化 学 シンポジウムが 開 催 されました 今 回 のシンポジウムは 第 29 回 生 体 機 能 関 連 化 学 シンポジウム 第 17 回 バイオテクノロジー 部 会 シンポジウム 第 17 回 生 命 化 学 研 究 会 シンポジ ウムでもあり 日 本 化 学 会 の 3 つの 部 会 研 究 会 ( 生 体 機 能 関 連 化 学 部 会 バイオテクノロジー 部 会 フロンティア 生 命 化 学 研 究 会 )およびバイオテクノロジーディビジョンの 主 催 で 行 われま した 晴 れの 国 おかやま( 雨 の 日 数 が 少 ない 県 なのでこう 呼 ばれています)らし く 晴 天 に 恵 まれ 449 名 もの 参 加 者 が 集 まりました 実 行 委 員 を 代 表 して 参 加 者 の 皆 様 に 厚 く 御 礼 申 し 上 げます 今 回 招 待 講 演 2 件 口 頭 発 表 110 件 ポスター 発 表 214 件 が 行 われ 3 日 間 に 渡 り 活 発 な 討 論 が 行 われました 一 般 発 表 は 岡 山 大 学 津 島 キャンパス 一 般 教 育 棟 で 行 い 招 待 講 演 だけはバスで 移 動 して 岡 山 全 日 空 ホテルで 行 いました その 後 同 ホテルで 懇 親 会 も 行 いました シンポジウムへの 参 加 者 数 は 地 方 にしては 若 干 多 めかと 思 われる 程 度 でしたが 懇 親 会 への 参 加 者 数 が 予 想 より 大 幅 に 多 かったことは 嬉 しい 誤 算 でした しかしその 結 果 料 理 が 少 ないと 感 じた 方 がいたかもしれま せん お 詫 び 申 し 上 げます 一 般 講 演 においては 40 歳 以 下 の 大 変 優 れた 若 手 研 究 者 4 名 に 対 して 部 会 講 演 賞 が 授 与 されま した 審 査 委 員 長 の 片 山 佳 樹 先 生 より 報 告 がありますので 詳 細 はここでは 省 略 します 片 山 先 生 および 審 査 委 員 の 先 生 方 お 疲 れ 様 でした 21

23 最 後 に 本 シンポジウム 開 催 にあたりご 支 援 をいただきました 多 数 の 企 業 団 体 に 厚 く 御 礼 申 し 上 げます また 実 行 委 員 の 先 生 方 ( 岡 山 大 学 の 依 馬 正 教 授 世 良 貴 史 教 授 渡 邉 和 則 助 教 前 田 千 尋 助 教 岡 山 理 科 大 学 の 永 谷 尚 紀 准 教 授 )および 日 本 化 学 会 の 坂 下 修 一 氏 には 様 々な 面 でご 協 力 ご 尽 力 いただいたことを 御 礼 申 し 上 げます なお 来 年 のバイオ 関 連 化 学 シンポジウムは 井 原 敏 博 先 生 を 実 行 委 員 長 として 熊 本 大 学 で 開 催 される 予 定 です 本 シンポジウムおよび 本 研 究 分 野 の 今 後 の 益 々の 発 展 を 祈 っております 22

24 第 8 回 バイオ 関 連 化 学 シンポジウム 講 演 賞 講 評 第 29 回 生 体 機 能 関 連 化 学 シンポジウム 第 17 回 バイオテクノロジー 部 会 シンポジウム 第 17 回 生 命 化 学 研 究 会 シンポジウム 合 同 シンポジウム 講 演 賞 審 査 委 員 長 片 山 佳 樹 九 州 大 学 大 学 院 工 学 研 究 院 本 講 演 賞 は これまで 日 本 化 学 会 生 体 機 能 関 連 化 学 シンポジウムあるいはバイオ 関 連 合 同 シンポジ ウムにおいて3 4 件 の 優 れた 若 手 研 究 者 の 講 演 に 対 して 授 与 されてきました 今 回 のシンポジウムは 生 体 機 能 関 連 化 学 部 会 バイオテクノロジー 部 会 フロンティア 生 命 化 学 研 究 会 が 合 同 で 行 ったもので あり 講 演 賞 は 第 8 回 バイオ 関 連 シンポジウム 講 演 賞 となります 大 槻 先 生 を 実 行 委 員 長 として 岡 山 大 学 でおこなわれた 本 会 が 多 様 な 分 野 から500 名 以 上 の 参 加 者 を 集 め 大 盛 況 であったことを 反 映 し 講 演 賞 に 応 募 された 研 究 者 の 分 野 は 多 岐 にわたりました ペプチド 蛋 白 酵 素 分 子 認 識 超 分 子 モデル 系 核 酸 関 連 分 析 計 測 センサ デバイスの 四 つのカテゴリーに 分 類 された 講 演 賞 の 応 募 は 23 件 と 大 変 な 激 戦 でした どの 講 演 も 高 い 研 究 レベルで 独 創 性 も 高 く 発 表 もよく 工 夫 された もので 審 査 委 員 は 良 い 意 味 で 大 変 頭 を 悩 ませ 選 考 委 員 会 でも 大 激 論 が 交 わされました 研 究 テー マの 新 規 性 独 創 性 実 験 データの 質 と 量 解 析 の 妥 当 性 結 果 の 新 規 性 発 表 の( 異 分 野 研 究 者 も 意 識 した) 分 かりやすさ 質 疑 応 答 などの 観 点 から 厳 正 に 審 査 を 行 いました 世 界 標 準 の 視 点 で 見 た 研 究 レベル( 質 量 ともに)の 高 さを 大 前 提 とした 評 価 で 特 に 優 れた4 件 を 講 演 賞 として 選 出 しまし た ただ 選 に 漏 れた 講 演 も どれも 受 賞 してもおかしくないレベルであったことを 申 し 添 えます そのテーマにかける 本 人 の 情 熱 研 究 の 意 義 独 創 性 と 波 及 効 果 を 非 専 門 の 人 にも 分 かってもらいた いという 熱 意 が どれだけ 審 査 委 員 に 届 いたかが 大 きなウエートを 占 めたと 思 われます このような 機 会 が 受 賞 された 方 だけでなく 多 くの 若 手 の 皆 さんのますますの 活 躍 につながればと 願 っていま す 最 後 に 大 変 お 忙 しい 中 ご 協 力 いただいた 審 査 員 の 重 責 をお 引 き 受 け 頂 いた7 名 の 先 生 方 に 心 よりお 礼 申 し 上 げます 受 賞 講 演 者 - 発 表 演 題 ( 五 十 音 順, 敬 称 略 ) 大 洞 光 司 ( 阪 大 院 工 ) ヘムタンパク 質 環 状 集 合 体 の 補 因 子 置 換 による 光 捕 集 系 の 構 築 建 石 寿 枝 ( 甲 南 大 FIBER) DNA 四 重 鎖 は 転 写 の 二 次 情 報 を 保 持 しているか? 松 長 遼 ( 東 大 院 新 領 域 ) 還 元 環 境 に 応 答 して 重 合 する 蛋 白 質 Protein shackleの 開 発 村 岡 貴 博 ( 東 北 大 多 元 研 ) PEGの 構 造 修 飾 によるタンパク 質 関 連 機 能 の 展 開 23

25 ニュースレター Vol.29, No 年 12 月 9 日 発 行 事 務 局 : 東 京 都 千 代 田 区 神 田 駿 河 台 1-5, 日 本 化 学 会 生 体 機 能 関 連 化 学 部 会 Office of the Secretary : The Chemical Society of Japan, 1-5 Kanda-Surugadai, Chiyodaku, Tokyo , Japan URL: mail to: 編 集 委 員 : 島 本 啓 子 高 木 昌 宏 伊 東 忍

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