生命医科学研究科
構造創薬科学研究室
概要
私たちの研究室では、タンパク質の具体的な働きを理解するために、Ｘ線結晶構造解析、分子生物学、その他様々な生物物理学的手法を用いてタンパク質の機能・構造学的研究を行っています。そのターゲットになるタンパク質は、疾患関連タンパク質、感染病関連タンパク質、金属酵素などです。これらのタンパク質を原子レベルでの立体構造解析を行い、活性発現メカニズム解析を行うことによって、生命現象の理解を試みています。また、得られたタンパク質の立体構造から薬剤分子設計などを行い、将来的には創薬科学へと利用する道を開くことを目指しています。
スタッフ
教授 Jeremy R.H. Tame(ｼﾞｪﾚﾐｰ ﾃｲﾑ)
Cambridge University卒業。Medical Research Council分子生物学研究所にてPhD取得。Medical Research Council特別研究員（1989-1991）、York大学研究員（1991-1995）、Royal Society特別研究員（1995-1999）、ERATOプロトニックナノマシンプロジェクト研究員（1999-2001）を経て、2001年4月から現職。
＜メッセージ＞
Understanding protein structure is perhaps the greatest scientific challenge of our time. Be part of the race to understand the most basic mystery of Life!
＜メッセージ＞
Understanding protein structure is perhaps the greatest scientific challenge of our time. Be part of the race to understand the most basic mystery of Life!
教授 朴 三用(ぱく さんよう)
＜略歴＞
1995年3月大阪大学基礎工学研究科生物工学専攻博士課程修了、博士（工学）。理化学研究所研究員（1995-2001）、2001年4月から横浜市立大学大学院総合理学研究科生体超分子システム科学専攻助教授を経て、2011年4月から同大学院教授。
＜メッセージ＞
科学に対して疑問と興味、熱意を持ち、楽しくのびのびと研究を進めて行く姿勢が大好きです。
1995年3月大阪大学基礎工学研究科生物工学専攻博士課程修了、博士（工学）。理化学研究所研究員（1995-2001）、2001年4月から横浜市立大学大学院総合理学研究科生体超分子システム科学専攻助教授を経て、2011年4月から同大学院教授。
＜メッセージ＞
科学に対して疑問と興味、熱意を持ち、楽しくのびのびと研究を進めて行く姿勢が大好きです。
助教 水谷健二(みずたに けんじ)
＜略歴＞
横浜市立大学大学院総合理学研究科博士後期課程修了(2007年)博士(理学)。インペリアルカレッジロンドン、リサーチアソシエート。京都大学大学院医学研究科、産官学連携研究員。東京理科大学、ポストドクトラル研究員。千葉大学大学院理学研究科、特任研究員。同特任助教を経て、2016年10月から現職
＜メッセージ＞
一緒にタンパク質の研究を楽しみましょう。
横浜市立大学大学院総合理学研究科博士後期課程修了(2007年)博士(理学)。インペリアルカレッジロンドン、リサーチアソシエート。京都大学大学院医学研究科、産官学連携研究員。東京理科大学、ポストドクトラル研究員。千葉大学大学院理学研究科、特任研究員。同特任助教を経て、2016年10月から現職
＜メッセージ＞
一緒にタンパク質の研究を楽しみましょう。
研究内容
＜インフルエンザウイルスRNAポリメラーゼの立体構造解析＞
インフルエンザは、ウイルスの感染によって引き起こされる病気である。ヒトが感染すると、高熱や関節痛、倦怠感などの全身症状や、喉の痛みや咳などの呼吸器系の症状を示す。近年では、高病原性である鳥インフルエンザの人への感染により、かつて世界で数千万人単位の死者を出したような世界的大流行が起こることが懸念されている。インフルエンザウイルスのRNAポリメラーゼは、ウイルスの複製(増殖)に中心的な役割を担っているため、新規薬剤ターゲットとしてこれまで注目されてきたが、未だにそのような薬剤は開発されていない。本研究室では、RNAポリメラーゼの構造生物学的研究と創薬開発の研究を進めている。
＜人工設計タンパク質＞
私達の研究グループでは、完全回転対称プロペラ型人工タンパク質を設計し、世界で初めてそのタンパク質の製造に成功した。形状がイタリア料理のピザに似ていることから、このタンパク質は「ピザ型」と名付けられた。製造に成功したピザ型人工タンパク質は、極めて小さく、熱に対する安定性も高いため、ナノバイオテクノロジー分野での応用が期待されている。
タンパク質設計方法の基本アイディアに「遺伝子重複説」を取り入れた。現在知られている類似タンパク質の遺伝子群は、同一の先祖タンパク質遺伝子が重複、変化してできたものである、という仮説に基づき、先祖タンパク質遺伝子をコンピューターによって予想した。
タンパク質設計方法の基本アイディアに「遺伝子重複説」を取り入れた。現在知られている類似タンパク質の遺伝子群は、同一の先祖タンパク質遺伝子が重複、変化してできたものである、という仮説に基づき、先祖タンパク質遺伝子をコンピューターによって予想した。
この先祖タンパク質は、6個の同一タンパク質が自己組織化により合体して、6回回転対称形状を持ち、非常に安定であると予想された。この遺伝子を人工的に化学合成し、タンパク質発現システムを用いてタンパク質を製造し、さらに結晶構造解析したところ、予想通りの形状を持つことが明らかになった。
今回の成功は、遺伝子重複説を支持するだけではなく、シンプルな設計方法でタンパク質をデザインできることを示している。今回私たちが開発したタンパク質設計方法は、簡単に他のタンパク質グループにも応用できる。自己組織化で形ができあがるナノスケール部品は、極小電子デバイスの製造などに役立つ。今後様々な分野のナノバイオテクノロジーへの応用が期待される。
今回の成功は、遺伝子重複説を支持するだけではなく、シンプルな設計方法でタンパク質をデザインできることを示している。今回私たちが開発したタンパク質設計方法は、簡単に他のタンパク質グループにも応用できる。自己組織化で形ができあがるナノスケール部品は、極小電子デバイスの製造などに役立つ。今後様々な分野のナノバイオテクノロジーへの応用が期待される。
主要文献（Selected Publications）
Voet ARD, Noguchi H, Addy C, Zhang KYJ, Tame JRH. Biomineralization of a Cadmium Chloride Nanocrystal by a Designed Symmetrical Protein. Angew Chem Int Ed Engl. 54(34):9857–60 (2015).
Voet ARD, Noguchi H, Addy C, Simoncini D, Terada D, Unzai S, Park S-Y, Zhang KYJ, Tame JRH. Computational design of a self-assembling symmetrical β-propeller protein. Proc Natl Acad Sci U S A 111(42):15102–7 (2014).
Yoshida, H., Kawai, F., Obayashi, E., Akashi, S., Roper, D. I., Tame, J. R. H., and Park, S.-Y. Crystal structures of penicillin-binding protein 3 (PBP3) from methicillin-resistant Staphylococcus aureus in the apo and cefotaxime-bound forms. J Mol Biol 423, 351-64 (2012).
Sugiyama, K., Obayashi, E., Kawaguchi, A., Suzuki, Y., Tame, J. R. H., Nagata, K., and Park, S.-Y. Structural insight into the essential PB1-PB2 subunit contact of the influenza virus RNA polymerase. EMBO J 28, 1803-811 (2009).
Obayashi, E., Yoshida, H., Kawai, F., Shibayama, N., Kawaguchi, A., Nagata, K., Tame, J. R. H., and Park, S.-Y. The structural basis for an essential subunit interaction in influenza virus RNA polymerase. Nature 454, 1127-131 (2008).
Voet ARD, Noguchi H, Addy C, Simoncini D, Terada D, Unzai S, Park S-Y, Zhang KYJ, Tame JRH. Computational design of a self-assembling symmetrical β-propeller protein. Proc Natl Acad Sci U S A 111(42):15102–7 (2014).
Yoshida, H., Kawai, F., Obayashi, E., Akashi, S., Roper, D. I., Tame, J. R. H., and Park, S.-Y. Crystal structures of penicillin-binding protein 3 (PBP3) from methicillin-resistant Staphylococcus aureus in the apo and cefotaxime-bound forms. J Mol Biol 423, 351-64 (2012).
Sugiyama, K., Obayashi, E., Kawaguchi, A., Suzuki, Y., Tame, J. R. H., Nagata, K., and Park, S.-Y. Structural insight into the essential PB1-PB2 subunit contact of the influenza virus RNA polymerase. EMBO J 28, 1803-811 (2009).
Obayashi, E., Yoshida, H., Kawai, F., Shibayama, N., Kawaguchi, A., Nagata, K., Tame, J. R. H., and Park, S.-Y. The structural basis for an essential subunit interaction in influenza virus RNA polymerase. Nature 454, 1127-131 (2008).