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図 1 タンパク質の結晶(左)と X 線解析から得られた電子密度図(右)
図 2 X 線強度データ収集の実験をする兵庫県播磨市の大型放射光施設 SPring-8 (上)と,得られる X 線回折パターン(下)
図 3 植物ホルモン“ジベレリン”(白と赤の空 間充 填モデル)とその受容体GID1 (青)と下流のエフェクター分子DELLA (桃)の三者複合体の構造(論文[6] )
研究・教育の 概要
本 研 究 室 で は , 大 学 院 大 学 で あ る こ と の 優 位 性 を 生 か し
て , 最 先 端 領 域 で の 「 研 究 漬 け 」 ・ 「 研 究 三 昧 」 を 基 本 と
し て 世 界 に 発 信 で き る 研 究 を 通 し て 教 育 し ま す 。 研 究 は
「 一 番 で な い と 意 味 が あ り ま せ ん 」 の で 、 な れ る よ う に 鍛
え 上 げ ま す 。 具 体 的 に は 、 以 下 の 研 究 を 通 し て 、 ポ ス ト ゲ
ノ ム の タ ン パ ク 質 研 究 の 時 代 に 活 躍 で き る 人 材 の 養 成 を 目
指 し て い ま す 。
タ ン パ ク 質 は 複 雑 な 3 次 元 立 体 構 造 を 形 成 し て は じ
め て そ の 分 子 機 能 を 獲 得 す る の で 、 タ ン パ ク 質 の 分 子 機 能
を 理 解 す る た め に は 、 原 子 レ ベ ル で の 立 体 構 造 情 報 が 不 可
欠 で す 。 本 研 究 室 で は 、 生 物 を 生 体 分 子 の 立 体 構 造 か ら 理
解 し よ う と す る 研 究 ( 構 造 生 物 学 ) を 、 X 線 結 晶 構 造 解 析
と 生 物 物 理 学 や 生 化 学 的 な 機 能 解 析 を 組 み 合 わ せ て 推 進 し
て い ま す 。 生 命 体 は 限 ら れ た 数 の タ ン パ ク 質 の 機 能 で 構 成
さ れ て い ま す 。 こ れ ら の 分 子 群 の 理 解 な し に 、 生 命 体 の か
ら く り が 見 え る 道 理 は 全 く な い の で す 。 構 造 生 物 学 に よ っ
て 得 ら れ る 複 雑 な 生 体 分 子 の 精 密 な 知 識 は 、 基 礎 生 物 学 と
し て の 価 値 の み な ら ず 、 医 学 ・ 薬 学 あ る い は 農 業 ・ 産 業 へ
の 応 用 を 開 く 最 高 の 英 知 で す 。
1 ) タ ン パ ク 質 の X 線 結 晶 構 造 解 析
タ ン パ ク 質 や そ の 複 合 体 の 結 晶 を 作 成 し 、 結 晶 の X 線 回
折 デ ー タ を 解 析 す る こ と に よ り 、 立 体 構 造 を 原 子 レ ベ ル で
調 べ ま す 。 X 線 実 験 に は , 世 界 最 高 レ ベ ル の 放 射 光 施 設
SPring-8 を 利 用 し ま す 。 X 線 解 析 で は 、 分 子 量 の 制 限 な
く 大 き な 複 合 体 の 構 造 決 定 が 可 能 で す 。 分 子 モ デ ル の 構 築
に は 、 高 性 能 グ ラ フ ィ ッ ク ワ ー ク ス テ ー シ ョ ン を 用 い ま す 。
2 ) タ ン パ ク 質 の 生 物 理 学 的 ・ 生 化 学 的 機 能 解 析
試 料 で あ る タ ン パ ク 質 は 、 遺 伝 子 組 み 替 え 技 術 を 用 い て
大 腸 菌 や 昆 虫 細 胞 で 大 量 生 産 し て 、 最 新 の ク ロ マ ト グ ラ
フ ィ ー 技 術 を 用 い て 精 製 ・ 調 製 し ま す 。 構 造 解 析 に 加 え て ,
こ れ ら の タ ン パ ク 質 の 物 理 化 学 的 手 法 に よ る 相 互 作 用 解 析
を 行 い ま す 。 こ れ ら の 研 究 手 法 に 関 し て 、 し っ か り し た ト
レ ー ニ ン グ を 積 ん で 初 め て 「 タ ン パ ク 質 研 究 の 専 門 家 」 に
な れ る の で す 。
主 な 研 究 テ ー マ
1 ) 薬物標的等の医学的に重要なタンパク質の構造と機能
2 ) G タンパク質等の細胞内情報伝達タンパク質の構造と機能
3) 細胞骨格・細胞接着を制御するタンパク質の構造
と機能4) 生分解性プラスチック合成の
酵素工学5) 植物ホルモン受容体とシグナ
ル伝達タンパク質の構造研究
主 な 発 表 論 文 ・ 著 作
[1] Hirano et al., Nature Plants, 4, in press 2017.
[2] Chamberlain et al., Nature Struct. Mol.
Biol., 21, 803-809, 2014[3] Hirano et al., EMBO J., 30, 2734-2747,
2011[4] Terawaki et al., EMBO J., 29, 236-250,
2010[5] Kitano et al., Structure, 18, 177-187,
2010[6] Murase et al., Nature, 456, 459-463,
2008[7] Yamaguchi et al., Structure, 14, 589-600,
2006[8] Sakurai et al., EMBO J., 24, 683-693,
2005[9] Hamada et al., EMBO J., 22, 502-514,
2003[10] Maita et al., Proc Natl Acad Sci USA, 99,
1212-1217, 2002[11] Fujii et al., Nature Struct. Biol., 7, 889-
893, 2000[12] Hamada et al., EMBO J., 19, 4449-4462,
2000[13] Maesaki et al., Mol Cell, 4, 793-803,
1999[14] Fujii et al., EMBO J., 19, 5028-5041, 1999[15] Hiriotsu et al., Proc Natl Acad Sci USA,
96, 12333-123338, 1999[16] Shimizu et al., EMBO J., 16, 4689-4697,
1997[17] Kato et al., Cell, 88, 717-723, 1997[18] Hakoshima et al., Proc Natl Acad Sci
USA, 78, 7309-7313, 1981
構造生物学
バイオサイエンス研究科
教授 :箱嶋 敏雄 :[email protected]助教 :北野 健 :[email protected]助教 :森 智行 :[email protected]
http: //bsw3.naist. jp/hako/