教室紹介｜東京大学薬学部

生体分析化学

https://bunseki.f.u-tokyo.ac.jp
准教授：角田 誠

新たな分析法開発を通して 生体機能解析・病態解明・疾病診断を行う

研究課題

1. 微量生体分子の高感度・高精度分析法の開発と応用
2. マイクロ流体デバイスによる高性能な分離媒体の開発
3. 非侵襲疾病診断法の開発

　生命現象を包括的に理解するためには、ゲノム解析やタンパク質の解析に加えて、低分子代謝産物の解析が重要です。これらの変動を精確に明らかにすることにより、バイオマーカーの探索や、 代謝経路の生理的意義の評価が可能となります。私たちは、微量生体分子の定量を通して生命現象 を解明するために、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)と蛍光や化学発光といった光を用いた検出を組み合わせた微量生体分子の高感度かつ高精度な定量法を開発しています。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　近年、新たな分析機器としてマイクロ流体デバイスが注目されています。マイクロ流体デバイス は、微細加工技術を用いて数cm角のマイクロチップ上にμmオーダーの流路や構造を作製したデバイスです。このマイクロ流路を分離や反応などに用います。マイクロ流体デバイスの利点として、 分析に必要な試料量や試薬量の低減、分析の高速化、1枚のマイクロチップに複数機能を集積化することによる分析の自動化等があげられます。私たちは、マイクロ流体デバイスを用いて、従来の分離媒体では達成できなかった高性能な分離媒体の開発を行っています。　　　　　　　　　　　　　　　　　
　マイクロ流体デバイスを含めた新たな分析技術開発を通して、新たな生体機能解析、病態解明、 疾病診断を可能にします。

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

https://biophys.f.u-tokyo.ac.jp/
教授：竹内 恒
講師：幸福 裕
助教：徳永 裕二
特任助教：外山 侑樹

核磁気共鳴法を中心に独自の手法を開発し、動的構造情報から生命現象を解明する

研究課題
１. 動的構造解析に基づく生物学的・創薬科学的に重要なタンパク質の機能解明
２. 相互作用解析に基づくシグナル伝達やエネルギー代謝を司る生体分子群の機能解明
３. 高分子量タンパク質の立体構造やダイナミクスを解析するNMR手法の開発
４. 生体分子の機能環境を再現する試料調製法と洗練された安定同位体標識法の開発
５. in-cell NMR法による細胞内の生命現象のリアルタイム観測と細胞内創薬への展開


   タンパク質の精緻な立体構造情報は、生体機能の解明や創薬への応用に重要な役割を果します。一方、近年タンパク質は単一の構造のみをとるのではなく、複数の機能的構造の間を揺れ動いており、このような動的な性質がタンパク質の機能発現や機能制御に直結することが分かってきました。
   生命物理化学教室では、主に核磁気共鳴（NMR）法を用いてタンパク質の動的構造を解析することにより、生体分子が機能を発現する機構を解明し、生命現象を理解することを目指しています。解析対象としては、Gタンパク質共役型受容体（GPCR）、トランスポーターなどの膜タンパク質、生物学的・創薬科学的に重要な細胞内シグナル伝達やエネルギー代謝を司る生体分子群に着目しています。当研究室では、高分子量タンパク質の動的構造を解析する独自のNMR手法の開発を推進するとともに、生体分子の機能環境を再現する試料調製法や、高度な安定同位体標識法の開発により、従来は解析が困難であった対象について動的構造情報の取得に成功しています。さらに、細胞内環境にあるタンパク質の動的構造を解析するため、細胞内（in- cell）NMR法の開発と細胞内創薬への展開も行っています。当研究室で取り扱うタンパク質はいずれも創薬標的としての重要性が高く、研究成果は合理的な薬物デザインを行う上において有用な情報を与えると期待されます。
 

図１:当研究室のNMRを用いた動的構造解析によって解明された生命現象の例(A) 多剤耐性転写因子の構造平衡が決める(B)転写活性比 (Proc Natl Acad Sci (2019) 116, 19963. (C) GPCR (β2アドレナリン受容体）の各リガンドの薬効度 (Nat Commun (2012) 3, 1045:Angew Chem Intl Ed (2014), 53, 13376)

図２:当研究室で開発された新規NMR実験と抗体医薬アナログへの適用 (J Med Chem.(2020) 63, 5360:Nat Methods. (2019) 16, 333)