[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」

[スポンサーリンク]

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

[amazonjs asin=”462108626X” locale=”JP” title=”ケミカルバイオロジー 成功事例から学ぶ研究戦略”][amazonjs asin=”4521016715″ locale=”JP” title=”ナノアフィニティビーズのすべて―ケミカルバイオロジーの新戦略”][amazonjs asin=”4887305974″ locale=”JP” title=”植物の知恵―化学と生物学からのアプローチ”]

 

関連ウェブページ

Avatar photo

Green

投稿者の記事一覧

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. 研究者目線からの論文読解を促す抄録フォーマット
  2. 取り扱いやすく保存可能なオキシム試薬(O-ベンゼンスルホニルアセ…
  3. 第12回慶應有機化学若手シンポジウム
  4. 「フント則を破る」励起一重項と三重項のエネルギーが逆転した発光材…
  5. プラスマイナスエーテル!?
  6. 目指せPlanar!反芳香族性NIR色素の開発
  7. Reaxys Ph.D Prize2019ファイナリスト発表!
  8. 新規抗生物質となるか。Pleuromutilinsの収束的短工程…

注目情報

ピックアップ記事

  1. フィンランド理科教科書 化学編
  2. 徹底比較 特許と論文の違い ~明細書、審査編~
  3. 米国版・歯痛の応急薬
  4. アンモニアを窒素へ変換する触媒
  5. 発想の逆転で糖鎖合成
  6. 沈 建仁 Jian-Ren Shen
  7. 海洋生物の接着メカニズムにヒントを得て超強力な水中接着剤を開発
  8. 不斉触媒 Asymmetric Catalysis
  9. 『分子標的』に期待
  10. (古典的)アルドール反応 (Classical) Aldol Reaction

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2012年12月
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

注目情報

最新記事

嬉野温泉で論文執筆缶詰め旅行をしてみた【化学者が行く温泉巡りの旅】

論文を書かなきゃ!でもせっかくの休暇なのでお出かけしたい! そうだ!人里離れた温泉地で缶詰めして一気…

光の強さで分子集合を巧みに制御!様々な形を持つ非平衡超分子集合体の作り分けを実現

第691回のスポットライトリサーチは、千葉大学大学院 融合理工学府 分子集合体化学研究室(矢貝研究室…

化学系研究職の転職は難しいのか?求人動向と転職を成功させる考え方

化学系研究職の転職の難点は「専門性のニッチさ」と考えられることが多いですが、企業が求めるのは研究プロ…

\課題に対してマイクロ波を試してみたい方へ/オンライン個別相談会

プロセスの脱炭素化及び効率化のキーテクノロジーである”マイクロ波”について、今回は、適用を検討してみ…

四国化成ってどんな会社?

私たち四国化成ホールディングス株式会社は、企業理念「独創力」を掲げ、「有機合成技術」…

世界の技術進歩を支える四国化成の「独創力」

「独創力」を体現する四国化成の研究開発四国化成の開発部隊は、長年蓄積してきた有機…

第77回「無機材料の何刀流!?」町田 慎悟

第77回目の研究者インタビューは、第59回ケムステVシンポ「無機ポーラス材料が織りなす未来型機能デザ…

伊與木 健太 Kenta IYOKI

伊與木健太(いよき けんた,)は、日本の化学者。東京大学大学院新領域創成科学研究科准教授。第59回ケ…

井野川 人姿 Hitoshi INOKAWA

井野川 人姿(いのかわひとし)は、日本の化学者。崇城大学工学部ナノサイエンス学科准教授。第59回ケム…

開発者に聞く!試薬の使い方セミナー2026 主催: 同仁化学研究所

この度、同仁化学研究所主催のオンラインセミナー(参加無料)を開催いたします。注目されるライフ…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP