[スポンサーリンク]

一般的な話題

分子標的の化学1「2012年ノーベル化学賞GPCRを導いた親和クロマトグラフィー技術」

本日12月10日(正確にいうと日本時間では11日午前0時半)はノーベル賞の授賞式典だそうで、受賞者がスウェーデンの首都ストックホルムに集まった様子は、テレビニュースなどでも報道されています。今年のノーベル化学賞は「Gタンパク質共役型受容体の研究」が評価され、ロバート・レフコウィッツ氏とブライアン・コビルカ氏に与えられました。

ところで、このGタンパク質共役型受容体(G protein coupled receptor; GPCR)。そもそも、どうやってモノをとってきたのでしょうか。実は、ケミカルバイオロジーの花形のひとつ、アフィニティクロマトグラフィーでとってきたものなのです。

アフィニティクロマトグラフィー(親和クロマトグラフィー)とは、リガンド生理活性物質と直接に相互作用するタンパク質を、物理的な結合能力にもとづいて分離するための方法です。アフィニティーカラムを釣り竿にたとえれば、リガンド生理活性物質が釣り針つきの餌に該当します。構造活性相関にもとづいて、結合能力を失わないようにリガンド生理活性物質を結びつけたカラムビーズを合成。これを用いて標的を釣りあげるのです。

レフコウィッツ氏はGタンパク質共役型受容体が細胞膜に存在することを1970年に示し、コビルカ氏がポスドクをしていた1986年にアミノ酸配列の決定に成功。Gタンパク質共役型受容体はリガンド生理活性物質を複数のタンパク質領域で囲い込むためやわらかく、膜タンパク質の中でも困難が予想されていたものの、コビルカ氏はひとひねりの工夫でみごと結晶化に成功し、2007年に立体構造を解き明かしました。ノーベル賞を受けることとなるこのような経緯の中で、とりわけ研究の中心にあった標的は、Gタンパク質共役型受容体のひとつアドレナリン受容体です。

14年の歳月をかけて

そもそもレフコウィッツ氏の研究チームが、アドレナリン受容体の単離に挑戦の手をあげたのは、試作品アフィニティクロマトグラフィーを報告した米国アカデミー紀要1972年[1]のこと。全アミノ酸配列の決定を達成した時期はというとネイチャー1986年[5]。実に14年間、ひとつのモノを追いかけてきたことになります。

はじめて米国アカデミー紀要1972年[1]に報告したアフィニティカラムは、アドレナリンそのものをビーズ状アガロースにつなげただけのシンプルなものでした。かすかにタンパク質らしいものがアフィニティカラムにかかっていたようですが、配列を解読するために必要な量にはほど遠いものでした。

ここから10年余。アフィニティクロマトグラフィーでアドレナリン受容体をとろうと、たびかさなる改良が加えられます。生化学誌1976年[2]では既知のアドレナリンアゴニスト作動薬)およびアンタゴニスト拮抗薬)いくつかについて受容体結合部位との関係を精査、それをふまえて生化学誌1979年[3]では改良版のアフィニティカラムを開発しました。釣り餌にはアドレナリンそのものではなく、アルプレノロールという類似の化合物を使っています。レフコウィッツ研究チームにとって結局、アフィニティカラム材料は、これが決定版になりました。

そして、生化学誌1981年[4]では分子量60000のタンパク質の存在を確認。そして、ネイチャー1986年[5]でアミノ酸断片配列を解読。そのままcDNAクローニングからの全長アミノ酸配列の決定を達成しました。

 

巨人の肩の上に立つ

そもそも膜タンパク質をアフィニティクロマトグラフィーで取ろうということが、今では考えようもないことで、14年にわたる条件検討のすさまじさがおのずと感じられます。細胞膜画分を溶液に分散させるとき、タンパク質がよく変性しなかったものです。

また、モノがとれたと思ったらまったくの期待外れであったりなど、アフィニティクロマトグラフィーは擬陽性になることがままあります。しかし、電気泳動してバンドが得られてから実際にアミノ酸配列が分かるまでの期間に、アフィニティカラムにかかったタンパク質が、目的のアドレナリン受容体であることを、レフコウィッツ氏の研究チームは複数の方法で確認しています。このあたり、実験系の整備力を含め、さすがと思わされてしまいます。

こうやって、30年近く前の論文を読んでみると、それはそれでいろいろと考えさせられるものですね。生化学会誌(Journal of Biological Chemistry, J. Biol, Chem., JBC)と米国アカデミー紀要(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Proc. Natl. Acad. Soc. USA, PNAS)では、古い論文はオープンアクセスなので確認にはちょうどよいでしょう。

巨人の肩の上に立って、科学はどちらへ発展していくのか、昔の論文を読みながら、時代の流れを感じてしまいます。今もまだ、リガンド生理活性分子の標的タンパク質の同定は簡単ではありませんが、技術の進歩に今後も注目です。

Acknowledgement

I thank a Chem-Station staff “らくとん” for critical reading of this manuscript.

 

 参考論文

  1. Lefkowitz RJ, Haber E, O’hara D (1972) “Identification of the Cardiac Beta-Adrenergic Receptor Protein: Solubilization and Purification by Affinity Chromatography.” Proc. Nat. Acad. Sci. USA
  2. Caron MG, Lefkowitz RJ (1976) “Solubilization and Characterization of the beta-Adrenergic Receptor Binding Sites of Frog Erythrocytes.” J. Biol. Chem.
  3. Caron MG, Srinivasan Y, Pitha J, Kociolek K, Lefkowitz RJ (1979) “Affinity Chromatography of the beta-Adrenergic Receptor.” J. Biol. Chem.
  4. Shorr RG, Lefkowitz RJ, Caron MG (1981) “Purification of the beta-adrenergic receptor. Identification of the hormone binding subunit.” J. Biol. Chem.
  5. Dixon RAF, Kobilka BK, Benovic JL, Dohlman HG, Frielle T, Bolanowski MA, Bennett CD, Rands E, Diehl RE, Mumford RA, Slater EE, Sigal IS, Caron MG, Lefkowitz RJ, Strader CD (1986) “Cloning of the gene and cDNA for mammalian beta-adrenergic receptor and homology with rhodopsin.” Nature

関連書籍

 

関連ウェブページ

The following two tabs change content below.
Green

Green

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。
Green

最新記事 by Green (全て見る)

関連記事

  1. 有機合成化学協会の公式ページがリニューアル!!
  2. ダン・シェヒトマン博士の講演を聞いてきました。
  3. 徒然なるままにセンター試験を解いてみた
  4. ゲームを研究に応用? タンパク質の構造計算ゲーム「Foldit」…
  5. 【追悼企画】カナダのライジングスター逝く
  6. 「医薬品クライシス」を読みました。
  7. 還元された酸化グラフェン(その1)
  8. ケムステ10年回顧録― 副代表版

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 金大発『新薬』世界デビュー
  2. 直径100万分の5ミリ極小カプセル 東大教授ら開発
  3. パテントクリフの打撃顕著に:2012製薬業績
  4. 有機光触媒を用いたポリマー合成
  5. 実験ノートを復刻し公開へ 高峰譲吉らのアドレナリン
  6. カストロ・ステファンス カップリング Castro-Stephens Coupling
  7. 福井県内において一酸化炭素中毒事故(軽症2名)が発生
  8. 科学予算はイギリスでも「仕分け対象」
  9. ここまでできる!?「DNA折り紙」の最先端 ② ~巨大な平面構造体 編~
  10. 環境対策と経済性を両立する電解酸化反応、創造化学が実用化実験

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

イミニウム励起触媒系による炭素ラジカルの不斉1,4-付加

2017年、カタルーニャ化学研究所・Paolo Melchiorreらは、イミニウム有機触媒系を可視…

ケムステ版・ノーベル化学賞候補者リスト【2018年版】

各媒体からかき集めた情報を元に、「未来にノーベル化学賞の受賞確率がある化学者」をリストアップしていま…

巨大複雑天然物ポリセオナミドBの細胞死誘導メカニズムの解明

第161回目のスポットライトリサーチは、早田敦 (はやた あつし)さんにお願いしました。早田…

イグノーベル化学賞2018「汚れ洗浄剤としてヒトの唾液はどれほど有効か?」

Tshozoです。今年もIg Nobel賞、発表されましたね。色々と興味深い発表が続く中、NHKで放…

最近のwebから〜固体の水素水?・化合物名の商標登録〜

皆様夏休みはいかがお過ごしでしたでしょうか。大学はそろそろ後学期が始まってきたところです。小…

化学の力で複雑なタンパク質メチル化反応を制御する

第160回目のスポットライトリサーチは、連名での登場です。理化学研究所の五月女 宜裕 さん・島津 忠…

PAGE TOP