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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 ：hakosima@bs.naist.jp助教 ：北野 健 ：kkitano@is.naist.jp助教 ：森 智行 ：t-mori@bs.naist.jp

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