東京大学研究Discovery Saga

　東京大学大学院農学生命科学研究科・応用生命化学専攻の鈴木道生教授らの研究グループは、炭酸カルシウム分散粒子を用いた新規の溶液NMR (核磁気共鳴)立体構造解析手法により、バイオミネラルペプチドLICP (ligament intracrystalline peptide) によるアラゴナイトナノファイバー形成の分子機構を分子レベルで解明しました。発表内容　生物がつくる鉱物(バイオミネラル)は、単に無機結晶が沈殿しているだけではありません。生物は、バイオミネラルタンパク質などの有機分子を介した有機無機相互作用によって結晶成長をコントロールし、結晶に強度・靭性・柔軟性とい...

キーワード：リベラルアーツ/原子核/磁気共鳴/準安定/異方性/芳香環/固体NMR/X線結晶構造解析/結晶構造解析/有機分子/ファイバー/原子分解能/バイオミネラル/共結晶/固体表面/じん性/ナノファイバー/シミュレーション/ナノスケール/結晶化/結晶成長/炭酸カルシウム/電子顕微鏡/動力学/微細構造/分解能/分子動力学/有機物/カルシウムイオン/生体内/X線結晶構造/結晶構造/アコヤガイ/アラゴナイト/バイオミネラリゼーション/二枚貝/MDシミュレーション/クライオ電子顕微鏡/プロトン/SPECT/高分解能/分子機構/in vitro/アミノ酸/カルシウム/グルタミン酸/核磁気共鳴/官能基/蛍光顕微鏡/蛍光標識/構造変化/立体構造/立体構造解析

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発表日：2026年3月12日

受容体の活性化サイクルの網羅的可視化

―時間分解構造解析により明らかになったGPCRのGタンパク質選択性と2つのGタンパク質活性化経路―

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...

キーワード：時間分解/分子動力学シミュレーション/タンパク質複合体/神経ペプチド/結合状態/選択性/シミュレーション/センシング/原子間力顕微鏡/電子顕微鏡/電子顕微鏡観察/動力学/分子動力学/機能性/脂質膜/リン酸/変異体/クライオ電子顕微鏡/高速原子間力顕微鏡/機能解析/細胞膜/ホルモン/神経伝達物質/生理機能/GPCR/Gタンパク質/Gタンパク質共役型受容体/RNA/ヘリックス/受容体/創薬/培養細胞/副作用/血圧/脂質/睡眠/網羅的解析

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発表日：2026年3月11日

tRNAの「脱硫型修飾」がタンパク質合成を左右する！

―ヒト細胞で見つかった新しい翻訳制御―

東京大学大学院工学系研究科の莫喩楓（Yufeng Mo）大学院生と鈴木勉教授の研究グループは、脱硫（元素記号がSである、硫黄を含む分子が離脱する反応）したtRNA修飾による翻訳制御機構を解明し、その機構が酸化ストレス応答と関連する可能性を示しました。タンパク質合成においてアダプター分子として機能するtRNAのアンチコドンには、さまざまな化学修飾が施されており、翻訳の正確性と効率を適切に制御しています。tRNAには多様な化学修飾が存在しますが、その中でもアンチコドンの1塩基目に位置する5-メチル-2-チオウリジン誘導体（xm5s...

キーワード：環境変化/水溶液/イオン化/希ガス/質量分析法/化学発光/酵素分解/終止コドン/RNA修飾/タンパク質合成/tRNA/コドン/リボソームRNA/遺伝情報/塩基配列/質量分析/電子線/二次構造/極低温/酸化物/質量分析計/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/タンパク質合成系/遺伝暗号/リボソーム/生体内/アダプター/酸化酵素/rRNA/16S rRNA/環境ストレス/哺乳動物/クライオ電子顕微鏡/アミノアシルtRNA/翻訳制御/mRNA/大腸/分子機構/アシル化/アミノ酸/クロマトグラフィー/ストレス応答/ヌクレオシド/マウス/ミトコンドリア/ルシフェラーゼ/遺伝子発現制御/活性酸素/抗酸化/抗酸化物質/構造生物学/生体分子/大腸菌/培養細胞/発現制御/誘導体/立体構造/ストレス/遺伝子/遺伝子発現/酸化ストレス

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発表日：2026年1月30日

転写中にヌクレオソームに化学修飾を導入する機構を解明

――RNA ポリメラーゼ II はヌクレオソームを通過中に修飾する――

発表のポイント◆遺伝子を読み取る酵素「RNA ポリメラーゼ II」が、転写の障壁となる「ヌクレオソーム」を解体した後、正常な遺伝子発現の維持に不可欠なヌクレオソームのメチル化修飾（H3K36me3）が再構築する過程において導入されることを発見しました。◆クライオ電子顕微鏡解析により、ヌクレオソームのメチル化酵素「Set2」が RNA ポリメラーゼ II に直接結合し、再構築されたヌクレオソームへ修飾を導入する様子の可視化に成功しました。これにより、転写過程における Set2 の作動機構が明らかになりました。◆本研究は、DNA 配列の変化を伴わな...

キーワード：画像処理/閉じ込め/構造形成/電子線/ヒストン/極低温/電子顕微鏡/転写伸長/ヌクレオソーム/構造変換/クロマチン構造/クライオ電子顕微鏡/ヒストンシャペロン/シャペロン/クロマチン/ヒストンメチル化/ヒストンメチル化酵素/分子機構/RNA/アセチル化/アミノ酸/イミン/ヒストン修飾/メチル化/遺伝子発現制御/構造生物学/構造変化/細胞核/細胞生物学/創薬/転写制御/発現制御/立体構造/立体構造解析/がん患者/ゲノム/遺伝子/遺伝子発現

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発表日：2026年1月13日

がん抑制マイクロRNA生合成を制御する分子機構を解明

―新たな創薬技術基盤の提示に貢献―

東京大学大学院新領域創成科学研究科メディカル情報生命専攻の韓嘯傑（Han Xiaojie）大学院生と富田耕造教授らは、がん抑制機能を持つlet-7 マイクロRNA（miRNA、注1）の発現を抑制する分子機構を解明しました。let-7は、細胞の過剰な増殖を抑える役割を持つ、代表的ながん抑制miRNAのひとつです。がん細胞では、let-7の前駆体（pre-let-7）は、発現が亢進しているRNA結合タンパク質Lin28に特異的に認識され、Lin28がpre-let-7に結合すると、オリゴウリジル化酵素TUT4がLin28:pre-let-7複合体に引き寄せられ、TUT4:Lin28:p...

キーワード：先端技術/前駆体/3次元構造/マイクロ/極低温/電子顕微鏡/分解能/触媒ドメイン/翻訳抑制/生合成/クライオ電子顕微鏡/マイクロRNA(miRNA)/高分解能/mRNA/分子機構/がん化/RNA/RNA結合タンパク質/RNA分解/イミン/がん細胞/ラット/幹細胞/創薬/miRNA/遺伝子/遺伝子発現

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発表日：2025年12月20日

自然免疫応答を制御する一本鎖核酸分解メカニズムを解明

東京大学大学院薬学系研究科の平野良憲助教、江﨑和貴子大学院生（研究当時）、清水敏之教授、同大学大学院新領域創成科学研究科の大戸梅治教授、千葉大学未来粘膜ワクチン研究開発シナジー拠点の三宅健介特任教授、佐藤亮太特任助教らによる研究グループは、リソソームにおいて一本鎖核酸を分解するエキソヌクレアーゼPhospholipase D3（PLD3）、および PhospholipaseD4（PLD4）の基質が結合していないアポ構造、基質結合構造および基質切断直後の生成物結合構造をクライオ電子顕微鏡単粒子解析の手法で決定しました。異なる基質と結合した状態の構造解析から、PLD3は分解する基質に応...

キーワード：シナジー/準安定/準安定状態/PLD/電子顕微鏡/クライオ電子顕微鏡/炎症性疾患/分子機構/リソソーム/自然免疫/神経変性/神経変性疾患/免疫応答/ワクチン/遺伝子

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発表日：2025年12月13日

低酸素環境においてRNAの骨格がメチル化される！

―立体選択的なRNAの修飾がリボソームを活性化する―

東京大学大学院工学系研究科の石黒健介特任助教、鈴木勉教授らの研究グループは、大腸菌リボソームのペプチド転移反応活性中心（PTC）に、嫌気環境で特異的に導入される新たなRNAメチル化修飾を発見し、その生合成機構と嫌気環境への適応に果たす生理学的役割を明らかにしました。リボソームはタンパク質合成（翻訳）を担う巨大複合体で、リボソームRNA（rRNA）とタンパク質から構成されます。従来、リボソームは一定の組成と構造を持つと考えられてきましたが、近年、環境に応じてリボソームの構成要素の組成が変化し翻訳を最適化する「Specializedリボソーム」という概念が注目さ...

キーワード：プロファイル/最適化/環境変化/酸素濃度/原子核/高磁場/磁気共鳴/水素結合ネットワーク/水溶液/エストニア/バクテリア/質量分析法/磁場/反応機構/立体選択的/RNA修飾/タンパク質合成/tRNA/アーキア/リボソームRNA/遺伝情報/環境適応/核スピン/質量分析/電子線/双極子/スピン/電子顕微鏡/候補遺伝子/修飾塩基/無細胞翻訳系/リボソーム/生体内/疎水性相互作用/古細菌/発酵/rRNA/リン酸/生合成経路/立体化学/逆遺伝学/環境応答/生合成/クライオ電子顕微鏡/鉄硫黄クラスター/ビタミン/ncRNA/アミノアシルtRNA/翻訳制御/mRNA/大腸/RNA/アミノ酸/クロマトグラフィー/ヌクレオシド/メチル化/ラジカル/核磁気共鳴/合成生物学/生体分子/大腸菌/低酸素/ストレス/遺伝学/遺伝子/遺伝子発現/細菌/生理学

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発表日：2025年12月3日

大腸菌Xの献身

―Retron-Eco7による抗ウイルス防御機構を解明―

東京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻の石川潤一郎大学院生、米山幹太大学院生、先端科学技術研究センターの西増弘志教授らの研究チームは、国立健康危機管理研究機構の氣駕恒太朗博士、東京大学大学院工学系研究科の鈴木勉教授らと共同で、大腸菌の持つRetron-Eco7が抗ファージ防御機構として機能する分子メカニズムを解明しました。Retronは1980年代に細菌から発見された遺伝要素であり、逆転写酵素（RT）、...

キーワード：危機管理/先端技術/高エネルギー/二量体/エステル/DNAポリメラーゼ/タンパク質合成/トランスファーRNA/バクテリオファージ/tRNA/電子線/加水分解/水分解/電子顕微鏡/分解能/リボソーム/ATPアーゼ/リン酸/感染機構/変異体/感染防御/酵素活性/クライオ電子顕微鏡/ncRNA/アデノシン/大腸/分子機構/ATP/RNA/アミノ酸/バイオテクノロジー/ファージ/ラット/細胞死/創薬/大腸菌/非コードRNA/立体構造/ウイルス/遺伝子/感染症/細菌

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発表日：2025年11月23日

全ゲノム解析とAIタンパク質構造予測で「診断難民」の病因を解明

―未診断疾患を救う新しい診断支援アプローチ―

　東京大学先端科学技術研究センターの石北央教授、熊谷晋一郎教授らと、順天堂大学大学院医学研究科の村山圭教授、岡﨑康司教授らの研究グループは、長年にわたり原因不明の症状に苦しむ「診断難民」の一例を対象に研究を行いました。研究チームはまず、全ゲノム解析によって原因となる可能性のある遺伝子変異を特定し、その遺伝子がコードするタンパク質の立体構造をA...

キーワード：AI/人工知能（AI）/当事者研究/分子構造/タンパク質構造/遺伝性疾患/X線結晶構造解析/塩基配列/結晶構造解析/オブザーバ/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/構造予測/配列解析/生体内/X線結晶構造/リン酸/結晶構造/構造決定/変異体/酵素活性/アミノ酸配列/クライオ電子顕微鏡/DNA修復/アデノシン/遺伝子異常/ゲノム解析/思春期/分子機構/アミノ酸置換/ATP/アミノ酸/立体構造/ゲノム/遺伝子/遺伝子変異/医師/小児/全ゲノム解析/難病

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発表日：2025年11月13日

ミトコンドリア翻訳のダイナミクスを描く

－網羅的で高解像度な手法が切り開くエネルギー工場の新知見－

理化学研究所（理研）開拓研究所岩崎RNAシステム生化学研究室の岩崎信太郎主任研究員、脇川大誠リサーチアソシエイト、水戸麻理テクニカルスタッフⅠ、山城はるな特別研究員（研究当時）、戸室幸太郎大学院生リサーチ・アソシエイト、七野悠一上級研究員（研究当時、現筑波大学医学医療系教授）、東京大学大学院理学系研究科の濡木理教授、伊藤弓弦准教授、安藤佑真大学院生、同大学大学院工学系研究科の鈴木勉教授、長尾翌手可講師、東北大学加齢医学研究所の魏范研教授、谷春菜助教、熊本大学大学院生命科学研究部の富澤一仁教授、中條岳志准教授らの共同研究グループは、ミトコンドリア[1]内で行われるタンパク質合成（翻訳[2]）の...

キーワード：品質管理/複雑性/突然変異/トモグラフィー/ゲノムDNA/終止コドン/RNA修飾/タンパク質合成/リボソームタンパク質/細胞内小器官/浸透圧/翻訳開始/tRNA/オルガネラ/コドン/タンパク質複合体/リボソームRNA/遺伝情報/塩基配列/ミトコンドリアDNA/ダイナミクス/ポリマー/モーター/電子顕微鏡/分解能/P-body/リボソーム/カルス/細胞応答/RNAポリメラーゼ/rRNA/リン酸/ウシ/病原性/アミノ酸配列/クライオ電子顕微鏡/プロファイリング/プロモーター/細胞膜/翻訳制御/免疫沈降/免疫沈降法/RNase/アデノシン/細胞株/治療標的/点突然変異/mRNA/次世代シーケンサー/不均一性/ATP/in vitro/RNA/RNA分解/アミノ酸/エネルギー代謝/てんかん/マウス/ミトコンドリア/細胞周期/細胞接着/創薬/発現制御/ゲノム/遺伝子/加齢/抗体/細菌/脳卒中/網羅的解析

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発表日：2025年11月12日

細胞内でUV-DDBタンパク質がゲノム上の紫外線損傷を修復する瞬間の可視化に成功

――色素性乾皮症の発症基盤解明へ向けて前進――

◆ゲノム DNA に生じた紫外線損傷に結合する DNA 修復タンパク質（UV-DDB タンパク質）を細胞から単離し、クライオ電子顕微鏡で解析することで、細胞内で紫外線損傷が修復される様子の可視化に初めて成功しました。◆これまでゲノム DNA の紫外線損傷に関する修復過程には不明な点が多く、細胞内でその過程を直接観察することは困難でした。本研究により、その修復過程を細胞内で明らかにするための新しい技術基盤が確立されました。◆今回対象とした UV-DDB タンパク質は、難治性疾患である色素性乾皮症の原因因子であることが知られています。色素性乾皮症には現時点で...

キーワード：二量体/ゲノムDNA/生細胞/タンパク質複合体/電子線/ヒストン/紫外線/有害物質/極低温/電子顕微鏡/ヌクレオソーム/機能制御/ゲノム機能/クロマチン構造/クライオ電子顕微鏡/DNA損傷修復/免疫沈降/免疫沈降法/DNA修復/クロマチン/がん化/DNA損傷/アミノ酸/遺伝子発現制御/遺伝病/神経変性/神経変性疾患/創薬/発現制御/立体構造/ゲノム/遺伝子/遺伝子発現/遺伝子変異/抗体/難病/放射線

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発表日：2025年10月21日

AI(AlphaFold3)を用いた光誘導ゲノム合成ツールの最適化

　東京大学大学院総合文化研究科の太田邦史教授らの研究グループは、AlphaFold3という人工知能（AI）を用いて、光で制御するトップダウン型ゲノム合成技術に用いる構造未知のDNA結合タンパク質を効率的に最適化することに成功しました。　近年、環境や医療などの分野でゲノムDNAを改変・合成する新しい技術の開発が世界中で意欲的に進められています。この技術のうち、既に存在する生物のゲノムDNAを再編成して新しい生物機能を獲得する方式を「トップダウン型ゲノム合成」と呼びます。　本研究では、東京大学で既に確立した技術である光誘導型トップダウンゲノム合成技術M...

キーワード：AI/機械学習/最適化/人工知能（AI）/DNA結合/突然変異/普遍性/バクテリア/ポリペプチド/二量体/ゲノムDNA/タンパク質構造/人工DNA/DNA結合タンパク質/X線結晶構造解析/塩基配列/結晶構造解析/光受容/光受容体/青色光/光スイッチ/構造モデル/チタン/シミュレーション/マグネシウム/モデリング/電子顕微鏡/動力学/分子動力学/人工タンパク質/構造予測/X線結晶構造/好熱菌/結晶構造/微生物/クライオ電子顕微鏡/DNA修復/ゲノム編集/RNA/アミノ酸/グルタミン酸/ファージ/リガンド/受容体/創薬/低分子化合物/立体構造/ゲノム/感染症/分子生物学

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発表日：2025年10月5日

Wnt/β-カテニンシグナルを調節する複合体の構造を解明

東京大学大学院新領域創成科学研究科の大戸梅治教授と同大学大学院薬学系研究科の彭宇軒（ペンユシュアン）大学院生、藤村亜紀子特任研究員、浅見仁太大学院生（研究当時）、張志寛（チャンジークアン）助教、清水敏之教授らの研究グループは、クライオ電子顕微鏡単粒子解析を通して、Wnt/β-カテニンシグナルを調節するLGR4/RSPO2（注4）/ZNRF3（注5）複合体の構造を可視化し、複合体形成の重要性を示しました。Wnt/β-カテニンシグナル伝達経路は、細胞の増殖や分化など生命に必須のプロセスに関与しています。したがって、Wnt/&b...

キーワード：先端技術/化学物質/二量体/ロイシン/胚発生/電子線/エネルギー利用/TMD/電子顕微鏡/分解能/構造決定/変異体/キチン/アミノ酸配列/クライオ電子顕微鏡/ロイシンリッチリピート/高分解能/細胞膜/組織修復/神経伝達物質/生理機能/Wnt/Wntシグナル/骨疾患/GPCR/Gタンパク質/アミノ酸/シグナル伝達機構/ユビキチン/ユビキチン化/ラット/リガンド/リン脂質/幹細胞/抗原/細胞増殖/腫瘍形成/受容体/神経変性/神経変性疾患/創薬/転写因子/糖タンパク質/免疫応答/立体構造/遺伝子/抗体/脂質

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発表日：2025年9月23日

タンパク質複合体構造の進化の歴史は繰り返す

―大規模ゲノム情報からの偶然の発見をもとに実験で証明―

東京大学大学院理学系研究科の今野直輝客員共同研究員、古澤力教授らによる研究チームは、細菌のゲノム情報からアルコール代謝に関わる新規の二機能酵素BdhEを発見し、タンパク質複合体の三次元構造が異なる2系統で収斂進化していることを明らかにしました。本研究は、2万種以上の細菌のゲノム情報解析、酵素活性測定、タンパク質立体構造解析を分野横断...

キーワード：普遍性/二量体/タンパク質構造/タンパク質立体構造/タンパク質複合体/系統樹/進化生物学/分子系統/アルコール脱水素酵素/カルボン酸/脱水素/エタノール/電子顕微鏡/機能性/代謝工学/バイオエタノール/酵素活性/アルデヒド/クライオ電子顕微鏡/ゲノム情報/新規遺伝子/アルコール/アミノ酸/構造生物学/生体分子/立体構造/立体構造解析/ゲノム/遺伝子/細菌

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発表日：2025年9月18日

自然界最強の毒素の一つパリトキシンの作用機構を解明

―― パリトキシンはどのようにしてナトリウム・カリウムポンプを陽イオンチャネルに変えるか ――

発表のポイント◆パリトキシンはアオブダイやハコフグ、ソウシハギ等の食中毒の原因となる海産毒物で生物界最強の毒物の一つであり、神経興奮の基盤を作るナトリウム・カリウムポンプを陽イオンなら何でも通すチャネルに変えてしまう。その機構をクライオ電子顕微鏡を用いて解明した。◆イオンを運ぶ蛋白質という意味で混同されることの多い「チャネル」と「ポンプ」の本質的違いも明らかになった。◆毎年のようにパリトキシン様毒による食中毒が報告されているが、解毒剤開発への道を拓くものである。発表概要東京大学・豊島　近　特別教授（同大学定量生命科学研究所...

キーワード：食物連鎖/閉じ込め/有機合成化学/カルシウムポンプ/選択性/高温環境/原子構造/カリウム/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/ATPアーゼ/ウシ/酵素活性/テトロドトキシン/フグ/渦鞭毛藻/クライオ電子顕微鏡/ナトリウム/細胞膜/アデノシン/筋肉/ATP/アミノ酸/イオンチャネル/カルシウム/ステロイド/構造生物学/構造変化/合成化学/生体膜/有機合成/立体構造

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発表日：2025年9月7日

海洋細菌の新たな光エネルギー獲得戦略

―ロドプシンの集光アンテナと光サイクル加速色素の発見―

東京大学大学院新領域創成科学研究科の吉澤晋准教授、同大学物性研究所の井上圭一准教授、理化学研究所の白水美香子チームディレクターらによる研究グループは、海洋研究開発機構、変動海洋エコシステム高等研究所、生産開発科学研究所、東京農業大学と共同でロドプシンの新たな光利用効率化システムを報告しました。近年、植物などの光合成生物とは異なり、ロドプシンという光受容タンパク質を用いて光エネルギーを化学エネルギーに変換する微生物が数多く存在することが分かってきました。本研究グループは、海洋に最も多く存在するロドプシン（プロ...

キーワード：アンテナ/インターフェース/人工知能（AI）/先端技術/光エネルギー/海洋/バクテリア/地球観測/太陽/レチナール/シアノバクテリア/光合成/光受容/光受容タンパク質/環境適応/光環境/脊椎動物/太陽光/光センシング/塩化物イオン/イオン輸送/センシング/マルチスケール/海洋環境/結晶化/電子顕微鏡/分解能/人工細胞/カルス/古細菌/海洋細菌/タンパク質工学/海洋生物/生態系/海洋微生物/カロテノイド/プランクトン/海洋生態/海洋生態系/植物プランクトン/微生物/クライオ電子顕微鏡/ナトリウム/機能解析/高分解能/メタゲノム/脊椎/大腸/トランスクリプトーム/ラット/ロドプシン/構造変化/生体分子/創薬/大腸菌/膜タンパク質/立体構造/ウイルス/ゲノム/遺伝子/細菌

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発表日：2025年8月25日

正確なmRNAスプライシングを制御するU6 snRNAのm⁶A機構を解明

――スプライシング異常が原因の疾患理解に貢献――

東京大学大学院新領域創成科学研究科メディカル情報生命専攻の琚珏（ジュジュエ）特任助教と富田耕造教授は、前駆体mRNA（pre-mRNA）の正確かつ効率的なスプライシングに必須なU6 snRNAの特定アデニン（A）残基のN6位メチル化（m6A修飾）を担うメチル基転移酵素METTL16の反応分子機構を解明しました。U6 snRNAのm6A修飾は、pre-mRNAの5'スプライスサイト（5'-ss：mRNAのスプライシング開始点）のイントロン側配列と相互作用し、この相互作用を安定化することでスプライシングの正確性と効率性を確保します。本研究...

キーワード：先端技術/RNA修飾/snRNA/X線結晶構造解析/結晶構造解析/前駆体/3次元構造/極低温/電子顕微鏡/分解能/修飾塩基/機能性RNA/X線結晶構造/イントロン/機能性/結晶構造/クライオ電子顕微鏡/分裂酵母/アルギニン/高分解能/アデノシン/mRNA/分子機構/スプライシング/ヌクレオシド/メチル化/ラット/遺伝子発現制御/構造変化/細胞内局在/創薬/発現制御/遺伝子/遺伝子発現/神経疾患

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発表日：2025年7月4日

自然界の限界を超えるエネルギー変換機能を持つATP合成酵素の開発に成功

―細胞工学やバイオものづくりへの応用に期待―

東京大学大学院工学系研究科の上野博史講師、野地博行教授らの研究グループは、千葉大学大学院理学研究院の村田武士教授、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所の千田俊哉教授、安達成彦特任准教授（研究当時、現：筑波大学生存ダイナミクス研究センター准教授）との共同研究により、生物の生命活動に必須なATPを作る酵素「ATP合成酵素」を人工的に改変し、これまで報告されている自然界に存在するどの酵素よりも高いエネルギー変換機能を持つATP合成酵素の開発に成功しました。この改変型ATP合成酵素は、ATP合成を駆動するプロトン駆動力が極めて小さい環境でもATPを合成できることが確...

キーワード：先端技術/システム開発/高エネルギー/加速器/高分子/触媒反応/ATP合成/タンパク質複合体/光合成/加水分解/生物工学/人工光合成/水分解/ダイナミクス/モーター/細胞工学/電子顕微鏡/分解能/生体内/エネルギー変換/リン酸/分子機械/微生物/ATP合成酵素/クライオ電子顕微鏡/プロトン/細胞膜/アデノシン/筋肉/ATP/ラット/合成生物学/生体高分子/創薬/分子設計

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発表日：2025年6月30日

ヒスタミン受容体のGタンパク質選択性の分子機構を解明

東京大学大学院理学系研究科の松﨑悠真大学院生、佐野文哉特任助教、濡木理教授、京都大学大学院薬学研究科の井上飛鳥教授らの研究グループは、ヒスタミン受容体のうちH1RとH4RのGタンパク質...

キーワード：先端技術/分子動力学シミュレーション/放射光/タンパク質複合体/選択性/シミュレーション/ダイナミクス/極低温/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/動力学/分解能/分子動力学/変異体/ヒスタミン/クライオ電子顕微鏡/機能解析/細胞膜/分子機構/GPCR/Gタンパク質/Gタンパク質共役型受容体/シグナル伝達機構/トリプトファン/ラット/リガンド/抗炎症/受容体/生理活性/生理活性物質/創薬/培養細胞/免疫応答/免疫細胞/立体構造/立体構造解析/アレルギー/生理学

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発表日：2025年6月27日

副甲状腺ホルモン1型受容体のGタンパク質選択機構を解明

次世代の骨粗鬆症治療薬開発に向けた創薬基盤を提供

東京大学大学院理学系研究科の佐野文哉特任助教、濡木理教授、京都大学大学院薬学研究科の清水目孝太大学院生、柳川正孝准教授、井上飛鳥教授、東京大学先端科学技術研究センターの小林和弘特任研究員らの研究グループは、副甲状腺ホルモン1型受容体 (PTH1R)...

キーワード：先端技術/甲状腺ホルモン/分子動力学シミュレーション/放射光/エンドソーム/タンパク質複合体/電子線/結合状態/シミュレーション/ダイナミクス/マイクロ/リサイクル/極低温/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/動力学/分解能/分子動力学/生体内/ペプチドホルモン/リアルタイムイメージング/クライオ電子顕微鏡/ビタミン/細胞膜/蛍光タンパク質/細胞内シグナル/ホルモン/甲状腺/神経伝達物質/分子機構/石灰化/副甲状腺ホルモン/GPCR/Gタンパク質/Gタンパク質共役型受容体/カルシウム/コラーゲン/ビタミンD/ヘリックス/ラット/蛍光顕微鏡/骨芽細胞/骨吸収/骨形成/骨粗鬆症/骨代謝/受容体/小腸/腎臓/生体分子/創薬/培養細胞/副作用/膜タンパク質/立体構造/加齢

他の関係分野：複合領域環境学数物系科学生物学総合理工工学総合生物農学

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発表日：2025年6月19日

藍色光を選択的に吸収するチャネルロドプシンKnChRの構造と機能を解明

多波長型光遺伝学ツールへの応用に道

東京大学大学院理学系研究科の濡木理教授と、名古屋工業大学生命・応用化学類の神取秀樹特別教授らの研究グループは、2量体チャネルロドプシン（ChR）KnChRの立体構造を、クライオ電子顕微鏡（cryo-EM）...

キーワード：インターフェース/スペクトル/レチナール/分子構造/二量体/スルフィド/高分子/ロイシン/X線結晶構造解析/結晶構造解析/光受容/青色光/オプシン/電子線/マルチスケール/結晶化/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/分解能/膜構造/モデル生物/光刺激/神経活動/大脳/筋ジストロフィー/X線結晶構造/システイン/脂質膜/結晶構造/構造決定/変異体/アルデヒド/微生物/クライオ電子顕微鏡/チャネルロドプシン/プロトン/高分解能/脂質二重膜/ニューロン/初代培養/神経ネットワーク/光遺伝学/アミノ酸/ヘリックス/ラット/ロドプシン/構造変化/神経回路/神経細胞/生体高分子/創薬/大脳皮質/培養細胞/膜タンパク質/立体構造/うつ/うつ病/遺伝学/遺伝子/脂質/精神疾患

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発表日：2025年5月29日

RNAポリメラーゼIIがゲノムDNAを転写する様子を立体構造で可視化

――ヒト細胞内のDNAに結合した標的タンパク質複合体の構造解析法を確立――

クロマチン構造機能研究分野の鯨井智也助教、胡桃坂仁志教授らによる研究グループは、解析対象のタンパク質をゲノムDNAに結合した状態で抽出する方法(ChIP：Chromatin immunopurification)とクライオ電子顕微鏡解析(CryoEM：Cryo-electron microscopy)を組み合わせた「ChIP-CryoEM法」を確立しました。本方法を用いて、遺伝子発現においてDNAからRNAを合成する酵素RNAポリメラーゼIIの構造解析を行い、ヒト細胞内でゲノムDNAを転写中のRNAポリメラーゼIIの立体構造を可視化することに初めて成功しました。構造解析か...

キーワード：画像処理/DNA結合/閉じ込め/ゲノムDNA/タンパク質複合体/遺伝情報/電子線/タンパク質精製/ヒストン/極低温/電子顕微鏡/分解能/転写伸長/ヌクレオソーム/RNAポリメラーゼ/ゲノム配列/クロマチン構造/RNA合成/アミノ酸配列/クライオ電子顕微鏡/遺伝子工学/高分解能/クロマチン/ゲノム解析/RNA/アミノ酸/遺伝子発現制御/凝集体/創薬/発現制御/立体構造/立体構造解析/ICT/ゲノム/遺伝子/遺伝子発現/抗体/細菌

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発表日：2025年4月23日

投げ縄ペプチドが受容体の働きを抑制する仕組みを可視化

免疫療法抵抗性を示すがん治療応用への期待

慶應義塾大学医学部坂口光洋記念講座（シグナル探求学）の志甫谷渉准教授（研究当時：東京大学大学院理学系研究科助教）、東京大学大学院理学系研究科の濡木理教授およびLassogen Incらによる研究グループは、細胞表面に存在するGタンパク質共役受容体（GPCR）の一つであるETB受容体に対するラッソペプチド...

キーワード：画像処理/先端技術/放射光/芳香族/アミド/高分子/ロイシン/筋細胞/X線結晶構造解析/結晶構造解析/電子線/結合状態/選択性/ベンゼン/ダイナミクス/結晶化/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/分解能/疎水性相互作用/X線結晶構造/Streptomyces/結晶構造/抗菌活性/構造決定/変異体/抵抗性/クライオ電子顕微鏡/細胞膜/平滑筋/血管平滑筋/血管平滑筋細胞/治療標的/エンドセリン/免疫療法/GPCR/Gタンパク質/アミド結合/アミノ酸/カルシウム/カルシニューリン/がん治療/プロテアーゼ/ヘリックス/ラット/リガンド/医薬品開発/血管新生/構造変化/受容体/生体高分子/阻害剤/創薬/低分子化合物/内皮細胞/平滑筋細胞/膜タンパク質/免疫応答/立体構造/細菌

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発表日：2025年4月12日

CRISPR-Cas13を利用したRNA編集ツールの構造基盤を解明！

CRISPR-Cas獲得免疫機構に関与するCas13タンパク質は、ガイドRNAと複合体を形成し、標的となる1本鎖RNAを切断するはたらきをもつため、RNA検出ツールやRNA編集ツールとして応用されています。近年、Cas13と脱アミノ化酵素ADAR2からなる融合タンパク質を利用したRNA編集技術であるREPAIR法が報告されました。しかし、Cas13-ADAR2が標的RNAを編集する分子メカニズムは不明でした。東京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻の石川潤一郎大学院生と先端科学技術研究センターの西増弘...

キーワード：先端技術/分子構造/ゲノムDNA/イノシン/遺伝情報/塩基配列/電子線/電子顕微鏡/融合タンパク質/遺伝子改変/生体内/CRISPR-Cas/変異体/アミノ酸配列/クライオ電子顕微鏡/RNA編集/STAT/獲得免疫/CRISPR/アデノシン/mRNA/感染症対策/生体防御/ゲノム編集/CRISPR-Cas9/RNA/アミノ酸/ラット/遺伝子治療/創薬/立体構造/ウイルス/ゲノム/遺伝子/感染症

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発表日：2025年4月9日

尿酸輸送体GLUT9の立体構造を解明

―腎臓で尿酸値を協調的に調節―

横浜市立大学大学院生命医科学研究科の松下大輝さん（研究当時博士前期課程１年）、西澤知宏教授、李勇燦助教らの研究グループは、東京大学医学部附属病院の高田龍平教授、防衛医科大学校の松尾洋孝教授、豊田優講師（学内准教授）らとの共同研究により、体内で尿酸値の制御に関わる尿酸輸送体GLUT9の、尿酸が結合しているときの構造と結合していないときの構造をクライオ電子顕微鏡単粒子解析により明らかにし、それを基に行った機能解析から尿酸認識機構を解明しました。GLUT9を分子標的とする新たな尿酸降下薬の創製につながる重要な成果であると考えられます。本研究には、本研究成果は、Cell Pressが発行する...

キーワード：産学連携/電子顕微鏡/輸送体/クライオ電子顕微鏡/機能解析/分子標的/マウス/腎臓/立体構造

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発表日：2025年4月1日

免疫応答に関与するCXCR3およびCXCR7のリガンド認識と下流シグナル選択機構を解明

東京大学大学院理学系研究科の佐野文哉博士課程学生、志甫谷渉助教、濡木理教授、インド工科大学のShirsha Saha博士課程学生、Arun K. Shukla教授らによる研究グループは、免疫応答を担う膜受容体CXCR3がリガンドを認識し、2つの異なる下流シグナルを偏向的に活性化する仕組みを、立体構造に基づいて解明しました。さらに、CXCR3と共通のリガンドによって活性化される別の受容体であるCXCR7の下流シグナルについて包括的に調査しました。...

キーワード：ネットワーク解析/情報学/先端技術/産学連携/放射光/高分子/クロストーク/脊椎動物/質量分析/電子線/結合状態/ダイナミクス/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/生体内/細胞応答/リン酸/感染防御/クライオ電子顕微鏡/免疫系/リン酸化プロテオーム/機能解析/細胞膜/炎症性疾患/細胞内シグナル/組織修復/ホルモン/神経伝達物質/脊椎/分子機構/成長因子/GPCR/Gタンパク質/MAPキナーゼ/アミノ酸/イオンチャネル/キナーゼ/ケモカイン/シグナル分子/ラット/リガンド/構造変化/細胞骨格/自己免疫/自己免疫疾患/受容体/生体高分子/接着分子/創薬/低分子化合物/培養細胞/膜タンパク質/免疫応答/免疫細胞/立体構造/アレルギー/サイトカイン/神経疾患

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発表日：2025年3月27日

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...

キーワード：免疫機能/産学連携/分子動力学シミュレーション/クローン/電子線/シミュレーション/極低温/電子顕微鏡/動力学/分解能/分子動力学/免疫調節/クライオ電子顕微鏡/大腸炎/腸管上皮細胞/免疫系/クローン病/機能解析/細胞膜/腸管上皮/炎症性腸疾患/炎症反応/脂肪組織/治療標的/膵臓/ホルモン/脂肪細胞/神経伝達物質/生理機能/大腸/短鎖脂肪酸/GPCR/Gタンパク質/アミノ酸/シグナル分子/ヘリックス/リガンド/構造変化/脂肪酸/受容体/上皮細胞/生理活性/生理活性物質/阻害剤/創薬/腸炎/脳機能/免疫細胞/立体構造/立体構造解析/臨床試験/コミュニケーション/細菌/細菌叢/脂質/生活習慣病/腸内細菌/腸内細菌叢/潰瘍性大腸炎/疼痛

他の関係分野：複合領域数物系科学生物学総合理工工学総合生物

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発表日：2025年3月6日

RNAポリメラーゼに一時停止を守らせる仕組み

－転写開始直後の遺伝子発現チェックポイント機構を解明－

理化学研究所（理研）生命機能科学研究センター転写制御構造生物学研究チームの関根俊一チームリーダー、永沼政広研究員、江原晴彦上級研究員、東京大学定量生命科学研究所先端定量生命科学研究部門クロマチン構造機能研究分野の胡桃坂仁志教授、鯨井智也助教らの共同研究グループは、遺伝情報を読み取るタンパク質の巨大複合体「RNAポリメラーゼII（RNAPII）[1]」がDNAの配列を読み取って、RNAをつくる転写[1]を始めた直後に、転写を抑制する転写伸長因子[2]やヌクレオソーム[3]という構造体との相互作用に...

キーワード：先端技術/産学連携/閉じ込め/バクテリア/ゲノムDNA/タンパク質複合体/遺伝情報/胚発生/電子線/ヒストン/モーター/電子顕微鏡/転写伸長/ヌクレオソーム/カルス/古細菌/転写開始点/哺乳類/RNAポリメラーゼ/リン酸/クロマチン構造/RNA合成/クライオ電子顕微鏡/プロモーター/DNA修復/ウイルス感染症/がん遺伝子/クロマチン/免疫制御/mRNA/RNA/イミン/ショウジョウバエ/ストレス応答/ヌクレオシド/ラット/幹細胞/構造生物学/自然免疫/創薬/転写因子/転写制御/ウイルス/ゲノム/ストレス/遺伝子/遺伝子発現/感染症/細菌

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発表日：2025年2月21日

がんタンパク質による遺伝子制御の仕組みを発見

―DEKによるゲノムDNA構造の変換機構を解明―

東京大学定量生命科学研究所の鯨井智也助教、越後谷健太特任研究員、岸雄介准教授、胡桃坂仁志教授、同大学大学院薬学系研究科の後藤由季子教授らによる研究グループは、がんタンパク質DEKが、ゲノムDNAに結合する機構を発見し、ゲノムDNA構造の変換を通じて、遺伝子の発現を抑制的に制御することを明らかにしました。...

キーワード：画像処理/情報学/産学連携/閉じ込め/ゲノムDNA/電子線/ヒストン/ナノスケール/極低温/原子間力顕微鏡/電子顕微鏡/ヌクレオソーム/構造変換/分子神経生物学/ゲノム配列/クロマチン構造/クライオ電子顕微鏡/ヘテロクロマチン/ポリコーム/クロマチン/遺伝子制御/卵巣/ゲノム解析/肝臓がん/卵巣がん/骨髄/がん細胞/がん治療/メチル化/遺伝子発現制御/急性骨髄性白血病/神経生物学/創薬/白血病/発現制御/翻訳後修飾/立体構造/ICT/ゲノム/遺伝子/遺伝子発現/化学療法/乳がん/分子生物学

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発表日：2025年1月0日

U6 snRNA特異的ウリジル化酵素によるRNA認識機構の解明

―複数ドメインからなる酵素がU6 snRNAを抱きかかえる―

東京大学大学院新領域創成科学研究科メディカル情報生命専攻の山下征輔助教と富田耕造教授は、前駆体mRNA（pre-mRNA）のスプライシングで中心的な役割を果たすU6 snRNAの3'末端の連続したウリジン（オリゴウリジン、注3）配列を合成するウリジン転移酵素（TUT1：Terminal uridylyltransferase 1、注4）が、U6 snRNA分子全体を両腕で抱きかかえるようにU6 snRNAの特徴的な構造と配列を認識し、ウリジン配列を合成する分子機構の全貌を明らかにしました。ヒトを含む真核生物では、pre-mRNAはスプライシングによりイン...

キーワード：先端技術/産学連携/分子構造/snRNA/タンパク質複合体/前駆体/3次元構造/極低温/電子顕微鏡/触媒ドメイン/機能性RNA/イントロン/機能性/リン酸/クライオ電子顕微鏡/ジンクフィンガー/染色体/mRNA/分子機構/RNA/アミノ酸/スプライシング/ラット/好中球/細胞核/創薬/皮膚疾患/遺伝子

他の関係分野：複合領域化学生物学工学総合生物農学