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...

頭頸部がんの薬物療法では、免疫チェックポイント阻害薬（注4）と抗EGFR抗体薬（注5）という2つの治療選択肢があります。しかし、どの患者にどちらの薬がより効果的なのかを事前に判断する方法は確立されていません。東北大学病院腫瘍内科の西條憲講師、川上尚人教授らの研究グループは、がん細胞の中で働く炎症のシグナルJAK-STAT経路に注目しました。頭頸部がん患者30名の臨床データを解析したところ、免疫チェックポイント阻害薬が効きにくい患者では、抗EGFR抗体薬が高い効果を示すことを確認しました。さらに、JAK-STAT経路に関わる遺伝子の発現、お...

Gタンパク質共役型受容体（GPCR）は、ホルモンや神経伝達物質などの刺激を受け取り、細胞内へ情報を伝える膜タンパク質です。GPCRの情報伝達の主要な経路として、三量体Gタンパク質注4を介した細胞内カルシウムイオン（Ca2+）の濃度上昇があり、神経伝達物質の分泌や筋肉の収縮など多様な生命現象を制御します。しかし、この細胞内Ca2+濃度の変化は数秒から数十秒の短時間で起こるため、細胞内Ca2+応答の計測には特殊な測定機器が必要でした。東北大学大学院薬学研究科博士課程 土居耕介 ...

東京大学先端科学技術研究センターの加藤英明教授と、京都大学大学院薬学研究科の井上飛鳥教授、明治大学理工学部の光武亜代理准教授、京都大学大学院生命科学研究科の角野歩准教授らによる研究グループは、ヒトの生理機能調節に深く関わり、創薬上重要な標的でもあるGタンパク質共役型受容体（GPCR）について、そのGタンパク質活性化メカニズムの詳細を明らかにしました。細胞 の表面には、ホルモンや神経伝達物質など外からの合図を受け取る「受容体」が並んでいます。なかでもGPCRは、痛み・血圧・食欲・精神機能など多様な生理機能を調節しており、現在使われる医薬品の多くがこのGPCRを標的とし...

齋藤郁貴 京都大学大学院薬学研究科博士課程学生、木瀬亮次 同助教、ならびに井上飛鳥 同教授（兼：東北大学大学院薬学研究科教授）の研究グループは、Gαタンパク質の遺伝子欠損細胞を用いた網羅的な解析によってGαタンパク質による転写活性制御を精緻に対応付けしました。Gタンパク質共役型受容体（G-protein-coupled receptor：GPCR）は、細胞外のシグナル分子と結合することで活性化状態に構造変化し、Gαタンパク質*1（Gαs/olf、Gαi/o、Gαq/11、Gα12/13...

周産期における母体の心身の健康は、子どもの神経発達に極めて重要です。東北大学大学院医学系研究科精神神経学分野の兪志前講師および富田博秋教授の研究グループは、東北メディカル・メガバンク機構が実施している三世代コホート調査のうち2.3万組の母子のデータを用い、母親の妊娠期から産後にかけての精神状態が幼児の自閉スペクトラム症関連特性に及ぼす影響を検討しました。その結果、母親の妊娠初期・中期における心理的ストレスおよび産後１ヶ月時点でのうつ状態の指標は、幼児の自閉スペクトラム症関連特性を示す指標と有意に関連しており、特に女児においてより顕著に認められました。さらに、母から子への情緒的絆の指...

植物ホルモンの一つであるジャスモン酸は、虫に食べられたり病原菌に感染したりしたときに働き、植物の防御反応を起動させるホルモンです（図1）。その他にも、乾燥や塩害、病原菌の感染、昆虫の食害といったストレスに対する防御反応や、花を咲かせるタイミング、背丈や根の伸び方など、成長や環境への適応をコントロールする「スイッチ」の役割を担っています。東北大学大学院理学研究科 上田実教授、松本幸太郎大学院生の研究グループは、北海道大学大学院薬学研究院 前仲勝実教授、野村尚生特任講師、スペイン国立生物工学センターとの共同研究で、植物ホルモン・ジャスモン酸を受容するCOI1-JAZ複合体をモデルとして...

私たちは、同じ刺激を受けても、脳の状態しだいで異なる体験として捉えることがあります。東北大学大学院生命科学研究科の道念佑樹大学院生、生駒葉子助教、松井広教授（大学院医学系研究科兼任）らは、ラットを用いて、1日の時間帯による脳内での神経信号応答の変化を世界で初めて直接観測しました。ラットは夜行性動物であり、夜間での行動が盛んです。観測により、夜が明ける頃には、眠気に関わる神経調節物質アデノシン濃度が脳内に蓄積し、神経活動が抑制されることが明らかになりました。一方で、学習や記憶に関わる神経信号の長期的増強現象（LTP）は、日の出前の時間帯にのみ誘導可能でした。この結果は、脳の興奮性や可...

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...

慶應義塾大学理工学部の山本詠士准教授、東北大学電気通信研究所の陰山弘典大学院生（大学院医工学研究科）および平野愛弓教授（材料科学高等研究所 (WPI-AIMR) ・大学院医工学研究科兼務）らの共同研究グループは、分子動力学シミュレーションと人工細胞膜実験を組み合わせることで、生体膜に対する電場作用の新しい側面を解明しました。従来広く研究されてきた膜垂直方向の電場とは異なり、膜水平方向の電場が脂質二重膜の構造を顕著に変化させることを明らかにしました。生体膜は細胞内外を仕切る単なるバリアではなく、イオンチャネルや受容体など多様な膜タンパク質の機能を支える能動的なプラットフォームです。そ...

一部の加工食品に含まれるエライジン酸などのトランス脂肪酸の摂取は、過去の疫学的知見から、動脈硬化症や生活習慣病（MASLDなど）をはじめとした加齢や炎症が関連する疾患のリスク因子とされてきましたが、炎症誘導の詳細な分子機構は不明でした。東北大学大学院薬学研究科の小島諒太大学院生、平田祐介准教授、松沢厚教授らの研究グループは、同研究科の佐藤恵美子准教授、帝京大学薬学部の濱弘太郎准教授、横山和明教授、静岡県立大学薬学部の滝田良教授、岩手医科大学薬学部の野口拓也教授らとの共同研究により、最も主要なトランス脂肪酸であるエライジン酸が、DNA損傷の際に起きる細胞老化および炎症を促進することを...

細胞はGタンパク質共役型受容体（GPCR）と呼ばれる細胞表面のセンサータンパク質を用いて、外界からの情報分子を細胞内に伝えます。この情報伝達の効率を調節する重要な仕組みの一つに、GPCRの細胞内への取り込み（内在化（注４））による情報伝達の収束があり、アレスチンというタンパク質がその役割を担います。アレスチンがGPCRと結合する際に、機能性膜脂質であるPIP2が関わることが報告されていますが、その詳細な分子機構は不明な点が多く残されていました。東北大学大学院薬学研究...

「死の受容体」とも呼ばれるFas受容体（注4）はがん細胞に対し強力に細胞死 （アポトーシス）を誘導するため、がん治療への応用が期待されています。しかし、多くのがん細胞では遺伝子変異によっては典型的なアポトーシス誘導経路が機能せず、アポトーシスに耐性（アポトーシスが誘導されにくい状態）を示します。東北大学大学院薬学研究科の山田裕太郎大学院生、土田芽衣博士、松沢厚教授および岩手医科大学薬学部の野口拓也教授らの研究グループは、がん抑制遺伝子LKB1が、典型的なアポトーシス誘導経路とは別の代替経路によってアポトーシスを誘導す...

昆虫の脱皮を促すホルモン「エクダイソン」は、すでに脱皮を終えた成虫でも分泌されており、近年その新たな役割が注目されています。学際科学フロンティア研究所の市之瀬敏晴准教授らのグループは、成虫期のエクダイソンが毒物から体を守る重要な役割を果たしていることを明らかにしました。このホルモンはDopEcRという受容体を介して、腸では解毒遺伝子の発現を促し、神経系では毒を含む餌を避ける行動を引き起こしていました。つまり、腸と神経におけるエクダイソンとDopEcRによる協調的な働きにより、二段構えの生体防御が実現されていることになります。本研究成果は、成虫期におけるエクダイソンの機能に...

我々の脳内で記憶の素子となるのは、神経細胞間の接続部分であるシナプスです。その機能を"見る"ことができれば、記憶のメカニズムの理解につながります。名古屋大学未来社会創造機構、大学院工学研究科の清中 茂樹 教授、曽我 恭平 博士後期課程学生らのグループは、東北大学多元物質科学研究所の南後 恵理子 教授らのグループとの共同研究で、記憶や学習に必須な神経伝達物質受容体のAMPA型グルタミン酸受容体（以下、AMPA受容体）の可視化分子を開発しました。脳内の情報伝達はシナプスという神経細胞間の接続部分で行われ、記憶が刻まれる際にはシナプスのつながりに強弱がつくことが知られています。...

セレンは様々な食品に含まれており、必須微量元素として生体内恒常性維持に役立っています。しかしセレンは適正な摂取範囲（至適範囲）が狭く、欠乏すると男性不妊や神経障害の原因となり、過剰となると毒性を示し生理機能不全の原因となります。東北大学大学院薬学研究科の市川敦也大学院生、外山喬士准教授、斎藤芳郎教授らの研究グループは、生命体がセレン代謝のバランスを維持・調節する仕組みを解明しました。摂取したセレンは肝臓でセレノプロテインPという分泌タンパク質に作り変えられ、血液中に分泌されます。研究グループは、このセレノプロテインPは、受容体ApoER2と結合して組織・細胞の中に取り込ま...

北海道大学大学院獣医学研究院の前川直也特任助教及び今内　覚教授、大阪公立大学大学院工学研究科の中西　猛准教授及び立花太郎教授、東北大学大学院医学系研究科の加藤幸成教授らの研究グループは、免疫チェックポイント分子（免疫抑制分子）の一つであるCTLA-4を阻害する抗体薬を開発し、北海道大学動物医療センターにおける臨床研究を行い、進行したイヌの悪性腫瘍に対して抗腫瘍効果が得られることを世界で初めて報告しました。イヌのがん（悪性腫瘍）は外科切除、放射線療法、化学療法（抗がん剤治療）によって治療されることが一般的ですが、これらの治療では完治に至らないケースも多く、免疫療法などの新しい治療法の...

潰瘍性大腸炎は、主に若年者に発症する腹痛や血便などを症状とする指定難病ですが、発症を予測する方法は確立されていません。東北大学病院消化器内科の澤橋基医師（現十和田市立中央病院）、角田洋一講師、正宗淳教授、同リウマチ膠原病内科の白井剛志講師らの研究グループは、東北メディカル・メガバンク計画（注5）で収集した8万人超のコホートデータの中から、将来的に潰瘍性大腸炎を発症する集団を含めた対象者の血液、生活情報を解析しました。その結果、血液中の抗EPCR抗体と抗インテグリンαvβ6抗体により、発症の約5年前から将来の潰瘍性大腸...

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。...

名古屋工業大学 大学院工学研究科工学専攻生命・応用化学系プログラムの杉浦勇也氏（研究当時）、生命・応用化学類の片山耕大准教授、神取秀樹特別教授、柴田哲男教授、住井裕司准教授、関西医科大学医学部医化学講座の清水（小林）拓也教授、寿野良二准教授、東北大学大学院薬学研究科の井上飛鳥教授、生田達也助教、京都大学大学院医学研究科の岩田想教授らのグループは、振動分光法（注5）を用いて、心拍数の調節に関与するムスカリン性アセチルコリン受容体（M2R）が内因性アゴニスト（注6...