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スポットライトリサーチ

タンパク質の構造を巻き戻す「プラスチックシャペロン」

昨年後半より精力的に公開して参りましたスポットライトリサーチも遂に30回に到達しました。記念すべき今回は、九州大学大学院工学府(三浦研究室)・博士課程3年の仲本正彦さんにお願いしました。

分子刷り込み高分子などに代表される「物質を分子レベルで認識できる高分子材料」は、種々の生物・医療応用を目指して盛んに開発がなされています。今回の成果は、数々の難治性疾患とも関係の深い「タンパク質の凝集過程」に焦点を当てたもの。なんと一度凝集したタンパク質を元の折りたたみ構造に戻すことを助ける、「シャペロン」のように働く人工材料です。プレスリリースJ. Am. Chem. Soc.誌への論文として先日公表されました。

“Design of Synthetic Polymer Nanoparticles That Facilitate Resolubilization and Refolding of Aggregated Positively Charged Lysozyme”
Nakamoto, M.; Nonaka, T.; Shea, K. J.; Miura, Y.; Hoshino, Y. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 4282. DOI: 10.1021/jacs.5b12600

本研究を指揮された星野友 准教授は、今回の研究に取り組まれた仲本さんをこう評しておられます。

今回特集して頂いた研究ですが、当初私は『タンパク質の凝集阻害剤』の開発を目指していました。ところが、数年にわたって数多くのナノ粒子を合成し様々な条件で実験を行っていく過程で、仲本君が『一度生成した凝集体を可溶化するナノ粒子』が存在することを発見しました。発見当時、仲本君は既に博士論文を執筆中だったのですが、自ら博士論文提出を延期する決断を行い、短期間でデータを全て取り直して質の高い投稿論文に仕上げてくれました。

仲本君は、学生でありながら学生グループを指揮するマネージャーでもあります。後輩の研究指導から実験室の設計・施工・管理まで何でもこなします。研究者としての将来の活躍をとても楽しみにしています。

予想外の結果からは、展開がエキサイティングなものになることが多く、本研究もその例に漏れるものではありません。今回も読者の皆さんで、その一端を感じ取ってみてください。

Q1. 今回のプレス対象となったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

本研究では、凝集タンパク質の脱凝集およびリフォールディングを促進する高分子ナノゲル粒子を開発しました。様々な官能基組成を有するナノゲル粒子のライブラリーを作製し、リフォールディング活性を解析しました。その結果、特定の組成で合成された直径およそ100ナノメートルのゲル粒子が、タンパク質の凝集体を可溶化し、活性状態へのリフォールディングを促進することを見いだしました(図1)。さらに本ゲル粒子は、変性タンパク質に対して強く結合し、活性状態のタンパク質に対して比較的弱く結合することで、タンパク質凝集体のリフォールディングを促進することが明らかとなりました(図2)。

M_Nakamoto_1

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

様々な組成をもつナノゲル粒子をライブラリー的に作製し、リフォールディング活性およびタンパク質結合性を解析することで、現象の全体像が明らかになったと思います。

 

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

研究開始当初は凝集阻害剤としてのナノゲル粒子の開発を行っていました。ところが、実験データを積み重ねる過程で凝集タンパク質のリフォールディング促進という新たな現象が見いだされ、結果として研究の方向性は大きく様変わりしました。そのため、実験系の練り直しなど、苦労は多かったかもしれません。しかしそれ以上に、予想外の結果から論理を構築する過程は刺激的で、良い経験になりました。

 

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

自分の得意な分野、手法に終始せずに、柔軟で幅広い視点を持って広く深い研究を行っていきたいです。また、幅広い方に面白いと興味を持ってもらえるようなセンスのある研究を目指したいです。

 

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

最後まで読んでいただいてありがとうございます。研究生活はうまくいったり、いかなかったりの毎日ですが、使える試薬、装置、情報をフル活用して、周りの人を巻き込んで楽しく研究しましょう。

 

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研究者の略歴

M_Nakamoto_2仲本 正彦(なかもと まさひこ)

所属:九州大学大学院工学府 三浦研究室 博士課程3年 (日本学術振興会特別研究員DC2)

研究テーマ:高分子ナノゲル粒子の動的機能創発

略歴:1988年生まれ。2012年3月九州大学工学部卒業後、2012年4月同大学院工学府修士課程進学、2014年4月博士課程進学。

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cosine

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。 関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。 素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

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