リン脂質が集合して作られる脂質膜は、膜たんぱく質を固定する足場材料として分子生物学研究で広く用いられ、その機能評価に貢献しています。特に膜結合たんぱく質の機能解明のためには、それを固定するチューブ状の足場材料が必要ですが、安定なリン脂質マイクロチューブ材料はこれまで構築されていませんでした。このことが、膜結合たんぱく質の機能解明におけるボトルネックとなっていました。本研究では、膜相分離を起こすリン脂質膜上で、独自に開発したカチオン性ペプチド脂質（PCaL）を集合させることで、酸性・塩基性条件、高温、高塩濃度、高浸透圧条件下、夾雑（きょうざつ）環境下、光ピンセットによる物理的な引っ...

精子の運動に必要な情報伝達分子「サイクリックAMP（cAMP）」の産生が、これまで機能が不明だったたんぱく質TMEM217によって制御されていることを発見TMEM217を欠損させたマウスの精子に「cAMPと同じ機能をする分子」を加えることで運動性が回復し、体外受精によって正常な子マウスを誕生させることに成功精子がうまく動かない男性不妊症の診断や治療につながる可能性大阪大学 微生物病研究所の飯田 理恵 特任助教（常勤）、宮田 治彦 准教授、伊川 正人 教授らの研究グループは、精子の運動を駆動する中心分子である「サイクリックAMP（cAMP）」の産生を制...

ハエトリソウの葉が接触刺激に応じて運動する仕組みは発見から200年以上研究されてきましたが、どのようなセンサーを使って接触刺激を感知しているのか、という細胞レベルでの詳細な機構は未解明でした。新たに確立した「1細胞レベルで細胞内のカルシウムシグナルと電気シグナルを同時に測定する技術」や「生態系を模した環境でのカルシウムシグナルを測定する技術」を用いて、動物には存在しないDmMSL10たんぱく質が虫からの接触刺激を感知する高感度なセンサーとしての役割を果たしていることを明らかにしました。多くの植物が接触刺激を感知する“触覚”を有しており、本成果は動物とは異なる植物の“感覚...

オートファゴソームの新生過程の一部を試験管内で再現。たんぱく質液滴が酵素反応を促進し、オートファゴソームの種となる膜小胞を集める仕組みを解明。本研究で解明されたオートファジーの始まるメカニズムは、高い特異性を持ったオートファジー　促進剤創出の基盤的知見となることに期待。北海道大学 遺伝子病制御研究所の藤岡 優子 准教授および野田 展生 教授、東京科学大学 総合研究院 細胞制御工学研究センターの中戸川 仁 教授らの研究グループは、オートファジーの中核であるオートファゴソーム新生の初期過程を試験管内で再構成することに成功し、液−液相分離によりオートファジ...

鞭（べん）毛形成不全に起因する不妊患者で変異が報告されていた精子のCFAP91たんぱく質が、精子鞭毛の形成に不可欠であることを解明。近接するたんぱく質を見つける最新の標識技術を用いて、CFAP91に近接する未知のたんぱく質としてEFCAB5を同定。EFCAB5は精子の運動性を制御することを発見。CFAP91とEFCAB5の役割解明により、精子の運動異常に起因する男性不妊の原因究明や診断法の開発につながることが期待。大阪大学 大学院薬学研究科のWang Haoting さん（博士後期課程）、大阪大学 微生物病研究所の宮田 治彦 准教授、伊川 正人 教授...

金沢大学 ナノ生命科学研究所（WPI-NanoLSI）のブー・クアン・コン 特任助教、新井 敏 教授らの研究グループは、温度変化を“スイッチ”として標的たんぱく質の機能を即時に活性化し、細胞機能を自在に制御できる新たな分子ツールの開発に成功しました。外部刺激によって細胞の働きを操作する技術としては、これまで光を利用した「オプトジェネティクス（Optogenetics）」が広く活用されてきました。しかし、光は生体深部への到達が難しく、制御できる範囲に限界があります。そこで近年注目されているのが、熱を利用して細胞機能を制御する「サーモジェネティクス（Thermogenetics）」です。...

真核生物が酸化鉄の一種である磁鉄鉱を形成する仕組みを、初めて明らかにしました。軟体動物の一種であるヒザラガイから、酸化鉄の形成を誘導する新規たんぱく質「RTMP1」を発見しました。今回の成果は、環境に優しい磁鉄鉱の合成技術や、鉄が関与する疾患の治療研究などへの応用が期待されます。岡山大学 学術研究院 環境生命自然科学学域の根本 理子 准教授、大学院環境生命科学研究科の岡田 航輝 大学院生（研究当時。現在、JFEテクノリサーチ）、学術研究院 環境生命自然科学学域の佐藤 伸 教授、守屋 央朗 教授、小布施 祈織 准教授、カリフォルニア大学 アーバイン校の...

酵素が働くミリ秒レベルの構造変化を原子レベルで観察する、NMR分光法を応用した新しい計測・解析技術を開発。分子の“動く様子”を立体的に再現することで、これまで見えなかった酵素の仕組みを解明。YUH1酵素が、自らの形をダイナミックに変えてユビキチンを認識し、切断・再利用するという生命の基本的な仕組みの一端を解明。私たちの体をはじめ、全ての生命は膨大な数の分子で構成されており、これらの分子が適切な場所で正確に化学反応を起こすことによって、生命という精緻なシステムが維持されています。これらの反応を正確に制御しているのが「酵素」と呼ばれるたんぱく質です。酵素...

細胞表面の受容体の取り込みを担うアレスチンが機能性膜脂質ホスファチジルイノシトール4,5-2リン酸（PIP2 ）と結合する新たな部位を見いだしました。 アレスチンとPIP2 の結合により、細胞膜の微小領域が形成され、ここに受容体を局在させることにより、効率的に細胞内へ受容体を取り込む機構を解明しました。...

細胞の形や動きは、アクチンやチューブリンなどのたんぱく質が織りなす繊維状の「細胞骨格」によって支えられています。細胞骨格は、細胞内外の環境に応じて集合や分解を繰り返す柔軟な構造体であり、その動的な性質は生命現象の根幹をなしています。こうした複雑で変化に富んだたんぱく質集合体の仕組みを理解するために、たんぱく質を自在に設計し、動的な構造を人工的に再現するという新たなアプローチが注目されています。京都大学 アイセムス（高等研究院 物質－細胞統合システム拠点：WPI-iCeMS） 野地 真広 特定研究員と鈴木 雄太 特定助教（JST さきがけ研究者）を中心とする研究グループは、異なる2種類...

PGC-1αというたんぱく質がメスに特異的に働く（作用する）ことで、ミトコンドリアのリン脂質合成を促進し、ミトコンドリア機能を高める結果、メスの褐色脂肪組織における高いカロリー消費能を実現していることを、マウスを使った実験で明らかにしました。PGC-1αノックアウトマウスなどの遺伝子改変動物を用い、トランスクリプトーム解析、メタボローム解析、リピドーム解析など、多角的かつ網羅的な解析を組み合わせて、この性差メカニズムを詳細に解明しました。本研究成果は、カロリー消費を高める新たなアプローチや薬剤の開発につながる可能性があり、肥満や糖尿病の予防・治療への応用が期待されます。...

ビタミンK依存酵素GGCXによる細胞質たんぱく質のカルボキシル化を新たに発見。GGCXが膜トポロジーを反転することで細胞内での酵素機能を獲得する新たな制御機構を解明。新たに見出されたビタミンKの抗ウイルス作用に基づいた感染症治療への応用に期待。北海道大学 遺伝子病制御研究所の岡崎 朋彦 准教授、東京大学 大学院薬学系研究科の野崎 啓史 大学院生（研究当時）及び後藤 由季子 教授らの研究グループは、理化学研究所 統合生命医科学研究センターとの共同研究により、抗ウイルス応答の鍵となるたんぱく質MAVS（ミトコンドリア抗ウイルスシグナル伝達たんぱく質）が、...

たんぱく質は細胞内でポリペプチド鎖として合成され、伸びきった変性状態から、球状などの特定の3次元構造（天然構造）へと折り畳まるフォールディング過程を経て固有の機能を獲得します。過剰な金属イオンの蓄積による金属ストレスはたんぱく質のミスフォールディングを引き起こすため、神経変性疾患との関連が報告されています。本研究では、金属ストレス下でたんぱく質フォールディングを効率的に促進する人工分子cyclam-SS（サイクラム・エスエス）を開発しました。細胞内のたんぱく質フォールディングは分子シャペロンや酵素によって制御されており、フォールディングを阻害する細胞ストレスが生じた際も、ストレス...

全身麻酔に用いられる吸入麻酔薬の作用機序は完全に解明されておらず、これまでに特定されていない標的分子の存在が示唆されていました。本研究により、吸入麻酔薬が1型リアノジン受容体と呼ばれるたんぱく質を活性化し、全身麻酔の導入に関与していることがマウスを用いた実験で分かりました。麻酔薬が作用する仕組みを正確に理解することは、より優れた麻酔薬や投与方法の開発につながる可能性があります。JST 戦略的創造研究推進事業 ERATOにおいて、東京大学 大学院医学系研究科 機能生物学専攻 システムズ薬理学分野の上田 泰己 教授（久留米大学 特別招聘教授 兼任）、金谷...

京都大学 大学院工学研究科の浜地 格 教授、野中 洋 准教授、坂本 清志 特定准教授、白岩 和樹 同博士課程学生（研究当時）らの研究グループは、生きた動物脳内の特定受容体上で蛍光センサー分子を化学合成する新規手法を開発しました。生体内で天然のたんぱく質を化学修飾・機能化することは、化学と生物学の境界領域における最先端研究において有用です。これまで、本研究グループでは、遺伝子操作を伴わずに動物脳内の天然に存在する受容体を化学修飾する「脳内リガンド指向性化学」の開発に成功していましたが、導入できる分子種に限りがありました。今回、「脳内リガンド指向性化学」と「クリック化学」を組み合わせるこ...

真核生物の祖先に最も近縁なプロメテ古細菌の一種であるヘイムダル古細菌から、カロテノイド色素を光捕集アンテナとして利用する、極めて高感度な光駆動水素イオンポンプたんぱく質「ヘイムダルロドプシン」を発見しました。ヘイムダル古細菌がヘイムダルロドプシンを用いて、高効率に太陽光のエネルギーを化学エネルギーに変換していることが示され、真核生物の出現へとつながるヘイムダル古細菌の生態の全く新しい一面が明らかとなりました。ヘイムダルロドプシンはルテインなどヒトにも豊富に存在するカロテノイド色素を利用することから、高感度で革新的な視覚再生医療や神経疾患の光治療法への応用が期待されます。...

細胞内のたんぱく質をゲノムDNAに結合した状態で抽出し（ChIP）、クライオ電子顕微鏡解析（CryoEM）により可視化するChIP-CryoEM法を確立しました。ChIP-CryoEM法により、ヒト細胞内のゲノムDNAをRNAに転写中のRNAポリメラーゼIIの立体構造を可視化することに成功しました。従来の知見を再確認するとともに、新規のRNAポリメラーゼII複合体を発見し、ゲノムDNA転写の新たな機構が明らかになりました。ChIP-CryoEM法をさまざまなたんぱく質に適用することで、遺伝子の転写のみならず、複製、修復、組み換えなどのDNA機能の制御に関する研究が加速し...

記憶を導くたんぱく質のふるまいをシミュレーションし、世界で初めて記憶関連たんぱく質の液－液相分離の再現に成功しました。液－液相分離のうち、記憶に直結する相分離と考えられる２相分離の再現にも成功しました。２相分離には、記憶関連たんぱく質ＣａＭＫＩＩの形が影響を与えていました。藤田医科大学 医学部 医用データ科学の浦久保 秀俊 准教授、Ｖｉｋａｓ Ｐａｎｄｅｙ（ビカス・パンディ） 研究員、京都大学 大学院医学研究科の林 康紀 教授、細川 智永 准教授の研究グループは、人が記憶するときに脳内で起こるたんぱく質の集合をコンピューターシミュレーションすることに...

生命の根幹的な特徴である自己複製の能力を人工的に再現することは、生命の理解と新しい応用につながる。本研究では、たんぱく質合成に必須な２０種類のアミノアシルｔＲＮＡ合成酵素（ａａＲＳ）を、試験管内で持続的に再生産することに成功した。この成果は自己複製可能な人工細胞の実現に向けた重要な一歩であり、将来的には生物に頼らない効率的で制御性の高い物質生産システムの開発につながる。東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻の萩野 勝己 大学院生、市橋 伯一 教授（兼：同研究科 附属先進科学研究機構／同大学 生物普遍性連携研究機構）、理化学研究所 生...