東北大学 研究シーズ|
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研究キーワード：東北大学における「立体構造」 に関係する研究一覧：17件
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発表日：2026年4月30日
1
小胞体における亜鉛とレドックスのクロストークを発見
〜亜鉛の制御破綻による疾患発症機構の理解に新たな視点〜
亜鉛は必須微量元素の一つで、様々なタンパク質と結合・解離し多様な生命現象を支えています。そのため、亜鉛の不足や過剰は免疫機能、創傷治癒、味覚嗅覚障害といった病態を引き起こします。細胞膜や細胞内小器官（オルガネラ）の膜上で亜鉛トランスポータータンパク質が生体膜を隔てた亜鉛輸送を行うことで、細胞内の亜鉛濃度調節がなされています。ヒトには10種類のZnT、14種類のZIP亜鉛トランスポーター遺伝子がそれぞれ発見されており、それらの欠損が遺伝性疾患と関連することが多く報告されています。しかしながら、亜鉛イオン濃度制御の破綻が細胞機能の破綻につながる詳細な分子機構はほとんど未解明でした。九州...
キーワード：免疫機能/物質科学/微量元素/構造形成/スルフィド/酸化還元反応/遺伝性疾患/細胞内小器官/オルガネラ/クロストーク/ジスルフィド結合/レドックス制御/持続可能/還元反応/持続可能な開発/金属イオン/酸化還元/リボソーム/生体内/システイン/酸化酵素/生合成/嗅覚障害/細胞膜/EGF受容体/レドックス/細胞毒性/生体防御/分子機構/アミノ酸/細胞増殖/酸化反応/受容体/小胞体/生体膜/膜タンパク質/立体構造/遺伝子/創傷治癒
他の関係分野：複合領域数物系科学化学生物学工学総合生物農学
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発表日：2026年4月30日
2
メタノールを効率よくエネルギー変換する酵素の立体構造を解明
メタノールをエネルギー源として利用する酵母において重要な役割を担う酵素の立体構造を、クライオ電子顕微鏡を用いて高精度で解明しました。その結果、よく似た構造の2種類の酵素が環境に応じて異なる働きをする仕組みが明らかとなりました。カーボンニュートラル社会の実現に向けて、メタノールの効率的な資源化が注目されています。本研究では、より効率的なメタノール利用の鍵を探るため、メタノールで成長する酵母Ogataea methanolica におけるアルコールオキシダーゼ（AOD）という酵素に着目し、その構造と機能の違いをクライオ電子顕微鏡を用いて明らかにしました。AODには複数...
キーワード：物質科学/電子伝達/カーボンニュートラル/ホルムアルデヒド/持続可能/持続可能な開発/カーボン/電子顕微鏡/エネルギー変換/メタノール/酵素活性/アルデヒド/性決定/微生物/クライオ電子顕微鏡/アルコール/分子機構/アミノ酸/エネルギー代謝/立体構造
他の関係分野：数物系科学生物学工学農学
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発表日：2026年3月23日
3
遺伝子変異に合わせたRNA標的創薬へ RNA構造と低分子化合物の相互作用を大規模に検出する新技術 『BIVID-MaP』を開発
宮下映見 大学院生（京都大学iPS細胞研究所（CiRA）未来生命科学開拓部門・株式会社xFOREST Therapeutics）、小松リチャード馨 最高技術責任者（株式会社xFOREST Therapeutics）、齊藤博英 教授（CiRA未来生命科学開拓部門・東京大学定量生命科学研究所）、および鬼塚和光 准教授（東北大学多元物質科学研究所）らの研究グループは、遺伝子変異によって変化するRNA構造と低分子化合物の相互作用を大規模に検出する新技術「BIVID-MaP」を開発し、変異特異的な化合物結合を1塩基レベルの解像度で特定することに成功しました。RNAの立体構造は、遺伝子発現を調...
キーワード：最適化/物質科学/結合状態/持続可能/持続可能な開発/cDNA/iPS細胞/RNA/ラット/高次構造/創薬/低分子化合物/立体構造/遺伝子/遺伝子発現/遺伝子変異/個別化医療
他の関係分野：情報学数物系科学工学
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発表日：2026年2月12日
4
深層学習によりタンパク質周辺の水和解析を実用速度に
―創薬への応用を目指し、従来法の計算時間を大幅に短縮―
タンパク質は水中でのみ正しい立体構造を保ち、生命現象に不可欠な機能を発現します。タンパク質の結合部位における水分子の振る舞いを理解することは、創薬研究において重要な役割を果たします。従来法のGISTやWaterMap法は強力な解析手法ですが、計算コストが大きいという課題がありました。東北大学大学院工学研究科の福島悠朔大学院生（研究当時）と吉留崇准教授は、深層学習を用いることで、これまでGISTで数時間〜数十時間を要していた計算を数十秒で実行できるDeep GISTを開発しました。Deep GISTを用いて、リ...
キーワード：最適化/自由エネルギー/深層学習/水分子/持続可能/持続可能な開発/評価手法/リガンド/創薬/立体構造
他の関係分野：情報学数物系科学工学
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発表日：2025年12月20日
5
働く酵素の姿をミリ秒で捉える
―SACLAが拓く新しい時分割タンパク質構造決定法の可能性―
大阪医科薬科大学，大阪大学，東北大学，龍谷大学，大阪公立大学，量子科学技術研究開発機構，神戸大学，理化学研究所，高輝度光科学研究センター，京都大学，兵庫県立大学などから構成される研究グループは，X線自由電子レーザー（XFEL）※1施設「SACLA※2」を用いた連続フェムト秒結晶構造解析（SFX）※3により，銅含有アミン酸化酵素の触媒過程の可視化に成功しました。本研究では，SACLAが開発を主導した二液混合装置※4が提供されました。本装置を用いることにより，酵素と基質が反応を開始してから数十から数百ミリ秒経過後の，反応時間軸に沿った様々な中間体の構造を決定しました。得られた構造情報から，本酵素...
キーワード：X線自由電子レーザー/コヒーレンス/パルス/フェムト秒パルス/時間分解/自由電子レーザー/物質科学/SPring-8/加速器/放射光/タンパク質構造/結晶構造解析/原子分解能/アミン/持続可能/持続可能な開発/フェムト秒/マイクロ/レーザー/分解能/酸化酵素/結晶構造/構造決定/空間分解能/反応時間/構造変化/立体構造
他の関係分野：数物系科学化学生物学工学農学
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発表日：2025年12月17日
6
テトラゼンラジカルカチオン塩の単離と構造決定に成功
―安定ラジカルを触媒とする持続可能な酸化反応技術の創出―
2-テトラゼンは、窒素原子が4つ直線的に連なった構造をもつ化合物群で、エネルギー材料などの用途が研究されています。しかし、その一電子酸化（注4）で生じるテトラゼンラジカルカチオンは、これまで分光学（注5）的な手法で存在が確認されるのみで、単離や構造決定には至っていませんでした。東北大学大学院薬学研究科の岩渕好治 教授、笹野裕介 准教授、大城彩里 大学院生らの研究グループは、アダマンタン（注6）...
キーワード：分光学/芳香族/アニオン/シリカゲル/持続可能/ベンゼン/持続可能な開発/シリカ/電磁波/構造決定/炭化水素/アルコール/カチオン/クロマトグラフィー/ラジカル/酸化反応/分子設計/立体構造
他の関係分野：数物系科学化学工学農学
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発表日：2025年11月12日
7
タンパク質品質管理に関わる小胞体内の新区画を発見
～糖尿病、ALS、アルツハイマー症などに対峙する革新的治療法開発に光～
細胞内におけるタンパク質品質管理の破綻は多くの疾患を引き起こします。東北大学学際科学フロンティア研究所、大学院生命科学研究科（兼務）の奥村正樹准教授（国際卓越研究者 ：ディスティングイッシュトアソシエイトプロフェッサー）らの研究グループは、日韓英の17研究グループによる国際共同研究により、小胞体内に局在しカルシウム依存的に相分離するPDIA6が、その区画内での未成熟インスリンの凝集形成を抑える役割を果たしていることを見いだしました。この発見は、これまで一様と考えられてきた小胞体内が区画化されているという...
キーワード：品質管理/相分離/構造形成/スルフィド/タンパク質品質管理/細胞内小器官/ジスルフィド結合/持続可能/持続可能な開発/Ca2+/糖鎖修飾/筋萎縮/インスリン/カルシウム/小胞体/生体分子/動的構造/膜タンパク質/立体構造/遺伝子/遺伝子発現/筋萎縮性側索硬化症 /糖尿病
他の関係分野：複合領域数物系科学化学生物学工学
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発表日：2025年11月11日
8
NanoTerasuのビームラインでタンパク質結晶立体構造解析を開始
－全自動測定とスパコンAOBAによる即時データ解析により ライフサイエンスを加速―
国立大学法人東北大学（以下、東北大学）、一般財団法人光科学イノベーションセンター（以下、PhoSIC）及び国立研究開発法人日本医療研究開発機構（以下、AMED）は、11月11日より、3GeV高輝度放射光施設NanoTerasu（以下、NanoTerasu）のコアリションビームラインBL09Uにおいて、東北大学が中心となって整備を進めてきたタンパク質構造解析エンドステーション（以下、MX-ES）の運用を開始します。本MX-ESはタンパク質のような複雑かつ巨大な生体高分子の立体構造を原子レベルで決定することが出来るエンドステーションで、メールインによる完全自動測定と東北大学サイバーサイ...
キーワード：スループット/科学技術計算/スーパーコンピュータ/データ統合/最適化/人工知能（AI）/先端技術/物質科学/放射光/データ解析/タンパク質構造/高分子/マルチスケール/機能性材料/計測システム/大規模計算/電子顕微鏡/タンパク質結晶/構造予測/機能性/クライオ電子顕微鏡/オミックス/オミックス解析/スクリーニング/ラット/医薬品開発/化合物ライブラリー/細胞・組織/生体高分子/創薬/立体構造/立体構造解析/臨床試験/疾患モデル
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学化学工学総合生物農学
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発表日：2025年10月30日
9
κオピオイド受容体バイアスドシグナリングに関与する分子スイッチを同定
―複数の最先端技術を統合し、創薬戦略に資する構造情報を獲得―
学校法人関西医科大学（大阪府枚方市 理事長・山下敏夫、学長・木梨達雄）医学部医化学講座 清水（小林）拓也教授、寿野良二准教授、名古屋工業大学生命・応用化学類 片山耕大准教授、神取秀樹特別教授、京都大学大学院薬学研究科・東北大学大学院薬学研究科井上飛鳥教授（京都大学/東北大学）、明治大学理工学研究科 光武亜代理准教授、筑波大学国際統合睡眠医科学研究機構 斉藤毅准教授、大阪大学蛋白質研究所 加藤貴之教授らの共同研究グループは、ヒトκオピオイド受容体のバイアスドシグナリング機構を従来より詳細に解析し、新たにシグナル選択性に関与するアミノ酸残基を同定しました。詳しい研究概要は次ページ以降の別添資料を...
キーワード：先端技術/環境変化/分子動力学シミュレーション/赤外分光/電子線/赤外分光法/エバネッセント波/赤外光/選択性/分子振動/持続可能/持続可能な開発/二次構造/3次元構造/シミュレーション/極低温/電子顕微鏡/動力学/分子動力学/クライオ電子顕微鏡/シグナリング/アミノ酸/リガンド/構造変化/受容体/創薬/副作用/分子設計/薬理学/立体構造/睡眠
他の関係分野：複合領域数物系科学化学総合理工工学
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発表日：2025年10月18日
10
神経変性疾患に関わる新たな相分離制御因子を発見
― ALSの病態解明や治療法開発に希望 ―
近年、筋萎縮性側索硬化症(ALS) では、生物学的相分離（以下、「相分離」という。）※1の制御異常が病態に関わることが示唆されていますが、その相分離制御の仕組みには未解明の点が多く残されています。奈良県立医科大学の森英一朗准教授（未来基礎医学）、杉江和馬教授（脳神経内科学）、徳島大学の齋尾智英教授、東北大学の青木正志教授らの共同研究チームは、転写因子に広く見られるジンクフィンガードメイン(ZnF)※2が、ALS病態に関わる相分離の調節因子として機能することを明らかにしました。今回の研究成果は、ALSをはじめとする神経変性疾患の病態解明、治療法開発に...
キーワード：DNA結合/弱い相互作用/相分離/高分子/RNA顆粒/オルガネラ/持続可能/持続可能な開発/ポリマー/核小体/システイン/ジンクフィンガー/神経内科学/筋萎縮/病態解明/RNA/RNA結合タンパク質/凝集体/神経変性/神経変性疾患/生体高分子/転写因子/立体構造/遺伝子/遺伝子発現/筋萎縮性側索硬化症
他の関係分野：複合領域数物系科学化学生物学工学総合生物農学
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発表日：2025年10月16日
11
日本人CYP2E1遺伝子多型の網羅的機能解析に成功
～薬物代謝の個人差解明と個別化医療への応用に期待～
医薬品の体内動態は患者ごとに大きく異なります。とりわけ、薬物を酸化・分解するチトクロムP450（CYP）酵素群は、多くの薬の代謝に関与しており、その遺伝的多型は治療効果や副作用に直結します。CYP2E1はアルコールや麻酔薬、発がん物質前駆体などを代謝する酵素であり、肝毒性や薬物の副作用の発症に密接に関与しています。しかし、報告された多くの遺伝子多型について、実際の酵素機能に与える影響は不明のままでした。東北大学大学院薬学研究科ゲノム医療薬学分野 平塚真弘教授、大森悠生大学院生の研究グループは、日本人8,380人の全ゲノム解析データから見出された新規CYP2E1遺伝子多型22種を含む...
キーワード：最適化/ゲノミクス/シトクロム/塩基配列/遺伝的多型/クロム/前駆体/P450/酵素活性/環境要因/機能解析/SNP/アルコール/ゲノム解析/アミノ酸置換/発がん/アミノ酸/シトクロムP450/肝障害/体内動態/代謝酵素/低分子化合物/副作用/薬物代謝/薬物代謝酵素/薬理学/立体構造/ゲノム/遺伝子/一塩基多型/個別化医療/全ゲノム解析
他の関係分野：情報学生物学工学農学
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発表日：2025年7月22日
12
気孔を閉じさせるK⁺チャネルの調節部位を発見
植物は、気孔の開閉を通じて水分の蒸散を調節し、乾燥や病原菌などの環境ストレスに応答しています。気孔の開閉は、2つの孔辺細胞の膨張と収縮によって生じ、この膨圧変化は細胞内の主要元素であるK+の濃度に依存しています。K+の細胞内外への移動は、細胞膜に存在するK+チャネルによって制御されており、その働きが気孔の開閉に重要な役割を果たしています。東北大学を中心とした国際共同研究チームは、K+チャネルの一種であるGORKの分子構造をクライオ電子顕微鏡（Cryo-EM）（注3...
キーワード：オープンアクセス/円二色性/分子構造/円偏光/持続可能/持続可能な開発/二次構造/カリウム/電子顕微鏡/電子顕微鏡観察/病原菌/環境ストレス/クライオ電子顕微鏡/WT1/細胞膜/心臓/イオンチャネル/生体分子/電気生理学/膜タンパク質/膜電位/立体構造/ストレス/生理学
他の関係分野：情報学化学総合理工工学農学
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発表日：2025年5月19日
13
＼「隠れた色素」の働きを解読／ クリプトクロム光受容タンパク質による光応答シグナル伝達の中間体構造を解明
台湾大学のManuel Maestre-Reyna助理教授、ドイツ・フィリップ大マールブルグのLars-Oliver Essen教授、大阪大学大学院基礎工学研究科の山元淳平准教授、台湾中央研究院・生物化學研究所の蔡明道特聘研究員らは、理化学研究所の別所義隆客員研究員、公益財団法人高輝度光科学研究センターの大和田成起主幹研究員、東北大学の南後恵理子教授、京都大学の岩田想教授、兵庫県立大学の當舎武彦教授、名古屋大学の梅名泰史准教授、およびグルノーブル・アルプ大学、欧州シンクロトロン放射光研究所の研究者らとの国際共同研究にて、緑藻類をはじめとした植物やハエの内に存在する青色光受容タンパク質であるク...
キーワード：X線自由電子レーザー/コヒーレンス/パルス/自由電子レーザー/非線形/物質科学/SPring-8/加速器/酸化還元状態/放射光/分子構造/芳香族/励起状態/アニオン/酸化還元酵素/X線結晶構造解析/結晶構造解析/光応答/光受容/光受容タンパク質/青色光/シンクロトロン放射/シンクロトロン放射光/パルスレーザー/クロム/原子分解能/光励起/非線形光学/持続可能/還元反応/持続可能な開発/フェムト秒/マイクロ/レーザー/酸化還元/電子ビーム/半導体/分解能/X線結晶構造/リン酸/結晶構造/立体化学/クリプトクロム/ビタミン/空間分解能/アデノシン/分子機構/光遺伝学/アミノ酸/ラジカル/構造変化/立体構造/ツール開発/遺伝学/概日リズム
他の関係分野：数物系科学化学生物学総合理工工学農学
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発表日：2025年5月9日
14
DNAナノポアセンサでオーダーメイドに分子を検出！
～創薬や診断に役立つバイオセンサの創出に向けて～
長岡技術科学大学 技学研究院 機械系の庄司 観准教授、大学院工学研究科 先端工学専攻 材料工学分野の赤井 大夢（博士後期課程3年、函館工業高等専門学校出身）は、東北大学 流体科学研究所の馬渕 拓哉准教授、大学院工学研究科の平野 太一（博士後期課程1年）と共同で、分子を選択的に検出できる「DNAナノポアセンサ」を開発しました。本センサに応用したDNAナノポアは、人工細胞膜中でイオンの通り道として働く膜貫通ドメインと、標的分子であるアデノシン三リン酸（ATP）に選択的に結合する機能を持つ核酸分子であるATP結合アプタマー（注4）で構成されています。本研究グループは、ATPとアプタマーの...
キーワード：塩基配列/選択性/持続可能/計測技術/持続可能な開発/センシング/ナノメートル/人工細胞/生体内/リン酸/細胞膜/アデノシン/ATP/生体分子/創薬/立体構造
他の関係分野：生物学工学総合生物農学
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発表日：2025年4月7日
15
異例の不斉軸をもつキラル分子の創出 長く柔軟な炭素―ヨウ素結合の回転制御に成功
その鏡像と重ね合わせることができない立体構造を持つ分子がキラル分子です。分子内の単結合の回転が妨げられると、結合軸の周囲に左右非対称性が生じ、分子がキラルになることがあります。このような構造は「アトロプ異性体」と呼ばれ、不斉合成や医薬品などの分野で重要です。これまで、安定なキラリティの付与が可能なのは主に炭素―炭素など第二周期元素間の結合で、長く柔軟な高周期元素の結合では困難とされてきました。東北大学大学院薬学研究科の吉戒直彦 教授、菊池隼 助教らの研究グループは、第五周期元素であるヨウ素を超原子価状態...
キーワード：産学連携/対称性/非対称性/エナンチオマー/超原子/キラル/不斉合成/不斉認識/持続可能/持続可能な開発/センサー/ナノサイズ/化学工学/機能性材料/水素化/機能性/分子機械/アミノ酸/ヨウ素/官能基/構造変化/超原子価/分子設計/有機合成/立体構造
他の関係分野：複合領域数物系科学化学工学農学
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発表日：2025年3月27日
16
受容体のオンオフを制御する新たな仕組み
――立体構造解析から明らかになった脂肪酸の長さを認識する 受容体の構造基盤と開発薬が作用するユニークな機序――
私たちの健康維持に重要な働きを担う短鎖脂肪酸は、食物繊維が腸内細菌によって分解されることで作られる物質です。この短鎖脂肪酸は、私たちの腸や脂肪組織、膵臓、免疫細胞の細胞膜上に存在する短鎖脂肪酸受容体（FFA2）を介して、代謝や免疫の制御など、様々な生理作用を引き起こします。近年、FFA2は生活習慣病や炎症性腸疾患の治療標的として大きな注目を集めており、すでに複数の治療薬候補化合物が開発され、一部は臨床試験にも進んでいます。しかし、FFA2がどのように短鎖脂肪酸を選択的に認識し、またFFA2を標的とするこれら開発薬がどのようにその機能を制御するのかは不明でした。...
キーワード：産学連携/分子動力学シミュレーション/クローン/電子線/持続可能/持続可能な開発/シミュレーション/極低温/電子顕微鏡/動力学/分子動力学/クライオ電子顕微鏡/大腸炎/腸管上皮細胞/免疫系/β細胞/クローン病/機能解析/細胞膜/腸管上皮/膵臓β細胞/炎症性腸疾患/脂肪組織/治療標的/膵臓/脂肪細胞/大腸/短鎖脂肪酸/脂肪酸/受容体/上皮細胞/腸炎/免疫細胞/立体構造/立体構造解析/臨床試験/細菌/生活習慣病/腸内細菌/潰瘍性大腸炎
他の関係分野：複合領域数物系科学生物学総合理工工学
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発表日：2025年2月27日
17
分解酵素は細胞膜の中でタンパク質をヘッドロックして切断する
〜基質と結合した膜内タンパク質分解酵素の立体構造を解明〜
横浜市立大学大学院生命医科学研究科の禾 晃和准教授らの研究チームは、大阪大学蛋白質研究所、京都大学医生物学研究所、東北大学大学院医学系研究科との共同で、細胞膜の中で働く特殊なタンパク質分解酵素RsePが基質となるタンパク質を結合した状態の立体構造を明らかにしました。今回の研究により、RsePの内部に取り込まれた基質タンパク質は、しっかりと固定（ヘッドロック）され、引き伸ばされた状態で切断されることが明らかになりました（図1）。切断の仕組みを詳しく調べていくことで、将来的には、細菌の感染や増殖を抑える薬剤の開発につながることが期待されます。 本研究成果は、「Science Adva...
キーワード：産学連携/閉じ込め/検出器/電子線/持続可能/持続可能な開発/電子顕微鏡/クライオ電子顕微鏡/細胞膜/タンパク質分解/ヘリックス/細菌感染/創薬/立体構造/感染症/抗体/細菌
他の関係分野：複合領域数物系科学総合理工工学