[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

新たな特殊ペプチド合成を切り拓く「コドンボックスの人工分割」

[スポンサーリンク]

第51回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院理学系研究科化学専攻・博士課程3年の岩根由彦さんにお願いしました。

岩根さんの所属する菅研究室では、特殊ペプチドと呼ばれる次世代医薬シーズ群の迅速合成・スクリーニングシステムの開発をもとに、これまで未踏だった創薬科学領域へ切り込む研究に取り組んでいます。この技術を元にペプチドリームという大学発ベンチャーが設立され、大成功を収めていることは、ご存じの方も多いと思われます。岩根さんの取り組まれたテーマは、この特殊ペプチド合成の枠を大きく広げる技術開発の一つです。

この成果は先日Nature Chemistry誌に原著論文として掲載され、またこの業績によって岩根さんは「独創性を開く先端技術大賞」文部科学大臣賞を受賞されています。

“Expanding the amino acid repertoire of ribosomal polypeptide synthesis via the artificial division of codon boxes.”
Iwane, Y.; Hitomi, A.; Murakami, H.; Katoh, T.; Goto, Y.; Suga, H.  Nat. Chem. 2016, 8, 317-325. DOI: 10.1038/nchem.2446

それではいつも通り、現場のお話を伺ってみましたのでご覧ください。

Q1. 今回の受賞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。

生物はmRNAの塩基配列(コドン)に則してアミノ酸を連結させ、ポリペプチド(タンパク質やペプチド)を合成します。この反応はmRNAをポリペプチドへと変換する翻訳反応と呼ばれ、生物共通のルールである遺伝暗号に従って61種のコドンが20種のアミノ酸へと翻訳されます(図A)。遺伝暗号の対応関係は冗長なものであり、例えばGUU・GUC・GUA・GUGの4つのコドン(まとめてGUNコドンボックスと呼ばれます)は同一のアミノ酸「バリン」へと翻訳されます(図B)。本研究では、試験管内翻訳系においてこのコドンボックスを人工的に分割し、片方にもとの天然アミノ酸を保持したまま、他方に特殊アミノ酸を遺伝暗号として新たに追加することに成功しました(図B)。「コドンボックス人工分割」と名付けた本手法は、「翻訳反応は20種のアミノ酸を基質とする」という生物の常識を覆す新技術であり、23種以上(原理上31種まで)のアミノ酸からなる特殊ポリペプチドを翻訳合成することを可能とします(図C,D)。

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。

本研究はいわば生物のポリペプチド合成系を騙し、非天然型ポリペプチドを合成させる試みです。コドンとアミノ酸の対応関係を規定するアダプター分子(tRNA)を全て人工物で代替するという荒業を行ったのみならず、複数の特殊アミノ酸を誤認識させてポリペプチド中に導入させるという、かなりの無茶難題を生物の翻訳反応に課しています。このような人工翻訳反応においても、最終的には十分な合成効率と正確性を維持したままアミノ酸の種類を23種まで拡大することができ、粘り勝ったという達成感を感じました。

 

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?

上述の通り、本研究は生物の翻訳反応にかなりの無茶をさせており、研究当初には、予想通り翻訳反応の低効率化や不正確化が観察されました。これを最適化研究によって克服するのですが、試験管内翻訳反応は100種程度の分子(リボソーム、タンパク質33種、核酸34種、アミノ酸20種、その他金属イオンやエネルギー分子等)を含む複雑な酵素反応群です。その中でどこがボトルネックになっているか網羅的に調べる必要があり、答えを見つけるまで非常に苦労しました。結果的に5つの要因が見つかり、その基質濃度や反応時間等を最適化することによって克服できました。

 

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

社会に新薬を提供する創薬研究に従事したいと考えています。チームワークで進む研究の中であっても、「自分らしさ」や「独自アイデア」を忘れない、いい意味で頑固な研究者でありたいと思います。また世界に負けない競争力を維持するため、最新の実験手法(最近ではCRISPR/Casによるゲノム編集やクライオ電子顕微鏡によるタンパク質立体構造解析など)にアンテナを張って、前向きに研究に取り入れるつもりです。

 

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

私は、菅研究室の最先端で挑戦的な研究内容に敬意を抱き、「特殊ペプチド創薬」技術に貢献したいと夢見ながら研究を進めてきました。その憧れと貢献したいという想いが、私にとって研究の推進力であったと感じます。最終的に「コドンボックス人工分割法」開発によって、既存技術に付加価値を追加できたことを大変嬉しく思います。最後になりましたが、本研究のために素晴らしい環境とご指導を与えてくださった菅裕明教授および研究室メンバーの方々に心より感謝申し上げます。

 

関連リンク

研究者の略歴

sr_Y_Iwane_2岩根 由彦 (いわね よしひこ)

所属:東京大学大学院理学系研究科化学専攻 菅研究室 博士課程3年

研究テーマ:非天然アミノ酸含有ペプチドの翻訳合成手法開発

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
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。

関連記事

  1. 第96回日本化学会付設展示会ケムステキャンペーン!Part II…
  2. エナンチオ選択的α-アルキル-γ-ラクタム合成
  3. がんをスナイプするフェロセン誘導体
  4. 有機合成化学協会誌2022年7月号:アニオン性相間移動触媒・触媒…
  5. 付設展示会へ行こう!ーWiley編
  6. ChemDrawの使い方【作図編③:表】
  7. 第23回ケムステVシンポ『進化を続ける核酸化学』を開催します!
  8. 「未来博士3分間コンペティション2020」の挑戦者を募集

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 第56回「複合ナノ材料の新機能を時間分解分光で拓く」小林洋一 准教授
  2. 米陸軍に化学薬品検出スプレーを納入へ
  3. 研究テーマ変更奮闘記 – PhD留学(後編)
  4. 化学者も参戦!?急成長ワクチン業界
  5. pH応答性硫化水素ドナー分子の開発
  6. 分析化学科
  7. 親水性ひも状分子を疎水性空間に取り込むナノカプセル
  8. 高効率な可視-紫外フォトン・アップコンバージョン材料の開発 ~太陽光や室内LED光から紫外光の発生~
  9. ビニル位炭素-水素結合への形式的分子内カルベン挿入
  10. 第25回ケムステVシンポ「データサイエンスが導く化学の最先端」を開催します!

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2016年7月
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

注目情報

注目情報

最新記事

定型抗精神病薬 「ピモジド」の化学修飾により新規難治性疼痛治療薬として極めて有望な化合物の創製に成功

第445回のスポットライトリサーチは、近畿大学大学院 薬学研究科 薬学専攻 病態薬理学研究室の笠波 …

【好評につきリピート開催】マイクロ波プロセスのスケールアップ〜動画で実証設備を紹介!〜 ケミカルリサイクル、乾燥炉、ペプチド固相合成、エステル交換、凍結乾燥など

<内容>マイクロ波プロセスのスケールアップがどのように実現されるか、実証設備の動画も交えてご紹介…

三井化学、DXによる企業変革の成果を動画で公開

三井化学株式会社は、常務執行役員 CDO 三瓶 雅夫による、三井化学グループ全社でのDX推進の取り組…

消光団分子の「ねじれ」の制御による新たな蛍光プローブの分子設計法の確立

第444回のスポットライトリサーチは、東京大学薬学部/大学院薬学系研究科 薬品代謝化学教室に在籍され…

マテリアルズ・インフォマティクスの手法:条件最適化に用いられるベイズ最適化の基礎

開催日:2022/11/30  申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の…

製薬系企業研究者との懇談会

日本薬学会医薬化学部会にある創薬ニューフロンティア(NF)検討会は,「学生のモチベーションやキャリア…

電子1個の精度で触媒ナノ粒子の電荷量を計測

第443回のスポットライトリサーチは、九州大学大学院工学研究院エネルギー量子工学部門 超顕微解析研究…

ハットする間にエピメリ化!Pleurotinの形式合成

天然物Pleurotinの形式合成が報告された。可視光による光エノール化/Diels–Alder反応…

【ジーシー】新卒採用情報(2024卒)

弊社の社是「施無畏」は、「相手の身になって行動する」といった意味があります。これを具現化することで存…

【書評】科学実験でスラスラわかる! 本当はおもしろい 中学入試の理科

大和書房さんより 2022年9月に刊行された『科学実験でスラスラわかる!…

Chem-Station Twitter

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