バイオ環境学部バイオサイエンス学科

分子生物学研究室

ヒトのたった1細胞でも数万種類のタンパク質が機能し、私達の命を支えています。しかし、生活習慣や老化により細胞内のタンパク質品質管理に異常をきたし、不良タンパク質が蓄積すると、認知症などの様々な病気の原因になると考えられています。当研究室では、ヒト培養細胞でタンパク質品質管理異常のメカニズムを解析し、治療薬や病気を予防する健康食品の開発につなげることを目指しています。ミクロの研究でヒトの健康に貢献！

細胞内タンパク質の機能を細胞・分子レベルで解析

ヒトのたった1つの細胞内にも、遺伝子産物であるタンパク質が数万種類存在し、それぞれが多様な機能を果たして私たちの健康を支えています。タンパク質はアミノ酸がつながった1本のひもとして合成されますが、このひもが正しくおりたたまれてはじめて機能を発揮します。しかし、タンパク質のおりたたみは簡単ではなく、誤っておりたたまれたタンパク質が凝集して蓄積すると、細胞死に到り、これが様々な疾患の原因となります。このため、細胞はタンパク質の品質を管理する仕組みを持っていますが、生活習慣やストレス、老化により、この品質管理の許容量を超える異常タンパク質が細胞内に蓄積し、疾患の原因となることがあります。当研究室では、このような細胞内のタンパク質品質管理異常のメカニズム解明を目的として、ヒト培養細胞を用いて、細胞内タンパク質品質管理に関わるタンパク質の機能を解析しています。このような細胞内異常に関するメカニズム解明は、治療薬や予防のための機能性食品の開発につながります。

教員紹介

寳関淳

細胞を動かし、ヒトの生命を支えているのはタンパク質！

タンパク質といえば肉や大豆などの食品に含まれる栄養素であり、筋肉や髪の毛を構成するものというイメージが強いのではないでしょうか。
しかし、タンパク質の役割はそれだけにとどまりません。細胞を動かし、生命を支えるという重要な役割を担っているのです。
そもそもタンパク質とは、アミノ酸がひものようにつながってできているもの。それが折りたたまれることによって固有の機能を発揮しています。一言で「タンパク質」というと1種類しかないように思いますが、ひとつの細胞のなかにあるタンパク質は約数万種類。ヒトの細胞は約37兆個なので、天文学的な数のタンパク質がヒトの生命を支えているということになります。

タンパク質のメンテナンス機構がおかしくなると

タンパク質はずっと細胞のなかにあり続けるわけではありません。
アミノ酸がつながったひもとして合成されてから、成長し、活動していると、ストレスを受けて傷ついたり、老化したりします。そうしたタンパク質は最終的に分解されて、ふたたびアミノ酸のつながったひもとして合成されるというサイクルで代謝回転しており、その各過程がメンテナンスされています。
これがいわば細胞のなかでのタンパク質の品質管理機構ですが、それを支えているのもやはりタンパク質。このサイクルがうまくいかなくなると、細胞のなかに「凝集体」と呼ばれるタンパク質のゴミがたまっていき、やがて細胞自体が死んでしまいます。そして、細胞が死ぬことによってアルツハイマー病やパーキンソン病、糖尿病、精神疾患など、さまざまな病気が引き起こされるのです。高齢になると、分解の活性が下がって凝集体が増えやすくなります。
分子生物学研究室における研究の目的は、このサイクルがどのように維持されているかを突き止めること。その仕組みがわかれば、いずれは病気の治療法や予防に役立つ食品などの開発につなげたいと考えています。

身近にあるのに見えない世界。のぞいて見たら…

研究に使っているのは、主にヒトの培養細胞。顕微鏡でのぞいてみると、ひとつの細胞のなかでそれぞれに役割をもった小器官が働いている様子を観察することができます。
ときには「GFP」という光るタンパク質をターゲットとなるタンパク質とつなげて、どのように動いているかを確かめることも。そうした目で見える事象を手掛かりにしながら、目に見えないところで何が起こっているのかを考察していきます。
普段は自分の細胞について意識することはないと思いますが、自分の体に関することなのでこれ以上身近なテーマはないといっても過言ではありません。自分自身のなかに面白い世界が広がっているということを実感してもらいたいと思います。

卒業後の進路

食品メーカーや医薬品、化学メーカー、化粧品会社などへのほか、実験技術を生かして、公的な検査機関への就職も考えられます。また、大学院まで進学すると専門性を生かした研究職への就職とさらに仕事の選択肢が広がります。

卒業研究の一例

小胞体における異常タンパク質蓄積による過酸化を回復させる化合物の作用機序解析
小胞体における異常タンパク質蓄積を抑制するタンパク質の機能解析
小胞体ストレスにより誘導される分子シャペロン調節因子のタンパク質生産に対する効果
小胞体におけるレドックスセンサーの改良
プロテアソーム阻害に伴う鉄代謝異常の機序解析
プロテアソーム阻害に伴うミトコンドリア障害を抑制するタンパク質の機能解析