教室紹介｜東京大学薬学部

生体分析化学

https://bunseki.f.u-tokyo.ac.jp
教授：船津 高志
教授（客）：木村 廣道
准教授：角田 誠
助教：岡部 弘基・内山 聖一
特任助教：白崎 善隆

生体分子の機能を１分子レベルで計測し、生命機能を解明する

研究課題

1. 生体分子機械の動作原理の解明
2. １分子検出顕微鏡による細胞機能解析
3. マイクロ・ナノデバイスによる分析科学技術の開発

　21世紀は生命科学の世紀です。生物を理解するためには、いろいろな階層で研究する必要があります。一番下の階層は蛋白質やDNAといった生体分子が働いている階層です。それらが集まって、生体超分子、細胞、器官などが作られ、さらには個体、社会、生態系が構成されています。私たちは、最小機能単位である「生体分子」の階層と、生命としての機能が初めて発現する「細胞」の階層に焦点をあて、生体分子がどのようなメカニズムで機能しているのか？集合してどのようにシステムを構築しているのか？を明らかにしたいと考えています。
　具体的には、1個の生体分子(大きさにして数nm)に蛍光色素を結合させ、超高感度ビデオカメラを取り付けた蛍光顕微鏡で観察します。生体分子は、たった１分子でも機能を発揮できる分子機械です。例えば、神経細胞の中で物質の輸送を担っているキネシンと呼ばれるモーター蛋白質は、ATP加水分解による化学エネルギーを運動という機械的なエネルギーに転換して動いています。この分子モーターは微小管と呼ばれるレール蛋白質の上を２つの足で８nmのステップで運動します。人類は、このような分子機械を作る技術を現時点では持っていませんが、生物分子機械の動作メカニズムを研究することにより、近い将来実現したいと考えています。一方、多種・多様の生物分子機械が自己集合することにより、複雑なシステムが作られます。このシステムも人工のものと大いに異なっています。「生命」とは、これらの複雑なシステムの営みと言っても良いでしょう。私たちは、こうした生物システムを研究することにより、生命の謎に迫ります。

生細胞内の１分子をイメージングするための蛍光顕微鏡システム

エバネッセント照明による酵素反応（ATPase）の １分子イメージングの原理

生命物理化学

http://ishimada.f.u-tokyo.ac.jp/public_html/index_j.html
准教授：上田 卓見
助教：幸福 裕

核磁気共鳴法を中心に独自の手法を開発し、新しい視点から生命現象を解明する

研究課題

1. 膜タンパク質と特異的に相互作用する分子との相互作用解析
2. 不均一な生体内巨大分子とタンパク質の結合界面の同定
3. 細胞接着を司る分子と細胞外マトリックスとの相互作用解析
4. タンパク質の翻訳を制御する生体分子群の相互作用解析
5. タンパク質・生体分子複合体の結合界面を正確に同定する手法の開発

　生命物理化学教室では、生体において重要な生命現象に着目し、これらの生命現象において主要な役割を担う蛋白質の相互作用メカニズムを明らかにすることを目的としています。蛋白質の相互作用解析においては、目的蛋白質が、どのような生体分子（蛋白質・核酸・糖・脂質）と、どのくらいの強さで、蛋白質のどの部分を介して、相互作用を形成するかを明らかにします。相互作用解析手法としては、核磁気共鳴法（NMR）を中心とした構造生物学的手法を用いており、蛋白質上における相互作用部位をÅの分解能で決定し、蛋白質の機能を原子レベルで説明することが可能です。このような原子レベルの相互作用情報は、合理的な薬物デザインを行う上においても重要な情報であり、医療・製薬の見地からも重要性の高い研究であるといえます。
　当研究室では、生体膜およびその周辺で起こる事象を、中心的な研究対象としています。具体的には、イオンチャネル、GPCRなどの膜蛋白質、コラーゲンやヒアルロン酸などの細胞外マトリックスの構成成分を認識する受容体など、従来までの手法では解析対象とすることが難しかった巨大かつ不均一な分子の関与する相互作用系に対して、独自の手法を用いて取り組んでいます。当研究室に興味ある方の見学を歓迎します。

蛋白質再構成ビーズを利用したKcsA‐AgTx2間相互作用解析法の概念図

NMR 解析の結果に基づいて構築した、 CPD photolyase-DNA 複合体モデル