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研究内容research

生命科学における生物化学のもっとも重要なテーマのひとつは、『”化学反応”の集積がいかにして”生命”となりうるか』の解明にあり、この鍵となるものが、『極めて多様なタンパク質の特異的な認識に基づく機能の厳密な制御』です。タンパク質の多量体化と翻訳後修飾による調節は、その機能制御において最も重要なメカニズムであり、生物化学研究室では以下の3つの研究テーマについて解析をすすめ、化学的視点から生命の包括的な理解を目指しています。

癌抑制タンパク質p53の多量体形成に関連した生体化学

癌抑制タンパク質p53は、紫外線・放射線等の遺伝毒性ストレスに応答した際に、活性化、四量体化し、細胞周期停止やアポトーシスの誘導を介して、遺伝子の恒常性を維持しています。ゲノムの守護神とも呼ばれるp53をコードするTP53は、悪性腫瘍細胞において最も高頻度に変異している遺伝子です。そのため、p53タンパク質の制御機構の理解は、細胞癌化に関する研究にとって必要不可欠です。当研究室では、p53機能に必須な四量体形成の制御機構および四量体形成を利用したバイオテクノロジーへの応用に向けて詳細な研究を進めています。

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脱リン酸化酵素PPM1ファミリータンパク質による生命現象の制御機構の解明

タンパク質の翻訳後修飾に代表されるリン酸化は様々な生命現象の制御において重要な役割を担っており、タンパク質をリン酸化するキナーゼと脱リン酸化するホスファターゼにより厳密に調節されています。リン酸化シグナルの異常は癌や神経疾患、代謝性疾患などさまざまな疾患の原因となっている事が明らかとなっており、細胞内のリン酸化制御に関わる研究は疾患の予防や治療に重要な役割を果たすと考えられます。PPM1Dに代表されるPPM1ファミリータンパク質は、癌や低血圧症などの様々な疾患に関与することが報告されています。当研究室では、PPM1ファミリータンパク質による様々な生命現象の制御機構を明らかにすることを目的として、細胞内機能解明を行っています。また、抗癌剤のリード化合物としての展開が期待されるPPM1D阻害剤の開発を行っています。

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自己組織化生命分子を構造制御素子としたナノマテリアルの創成

生命分子であるペプチドやDNAは、そのアミノ酸/塩基配列によって特有の立体構造を形成します。この自己組織化による構造はナノレベルで制御されています。本研究では、自己組織化生命分子を構造素子として用い、様々な機能化を行うことによる新規ナノ材料創成を目指しています。当研究室では、アミロイドペプチドの末端へ各種アミノ酸を付加することにより、超長鎖アミロイド繊維を形成する技術を確立しています(構造制御アミロイドペプチド;SCAP)。さらに、この長鎖アミロイドに対する機能性分子の修飾についても成功しています。また、多量体形成ペプチドを構造素子として用いて、無機物の粒子形成を促進するバイオミネラリゼーションペプチドの配向を制御することによって、ナノ粒子の構造を制御可能であることを見出しています。

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鏡像体生体分子の機能解明 〜E-Lifeの構築を目指して〜

生体を構成する主な物質であるタンパク質とDNAは、それぞれ光学活性な鏡像異性体であるL型アミノ酸とD型デオキシリボースから構成されています。我々は、生命現象の根本にあるこのキラル特異的な選択性の原因を明らかにすべく、各種タンパク質のD型およびL型ドメインペプチドを用いた構造解析などを介して研究を行っています。

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