細胞の働きを究めて、人々に「健康」な暮らしを
Q:生物学に興味を持ったきっかけは何でしょうか。
1987年当時、まだ私が中学1年生だった頃、私たちの体の中にある免疫機能について研究をしていたマサチューセッツ工科大学の利根川進先生がノーベル医学生理学賞を受賞したことが、生物学に興味を持ったきっかけでした。今では免疫力を上げるなど、当たり前に話されていますが、当時は画期的な発見で、強い憧れを持ちました。
Q:すると、利根川先生のノーベル医学生理学賞受賞が、進路決定の契機になったということですね。
そうですね。大学では修士課程までは理学部で生物物理学という学科に属していました。博士後期課程からは農学部で応用微生物学という分野の研究に携わるようになっていきましたが、当時から私は、理学部・農学部と学部の名称は違えども一貫して、細胞を形作る「膜」に興味を持っていました。それは、膜は私たちの細胞の内と外を区切るだけでなく、私たちの生命活動を支える重要な役割を果たしているからです。
例えば、細胞が健康に生きていくためには、細胞内の一部を適宜入れ替え、新陳代謝されることが必要です。この現象を「オートファジー」と呼びます。具体的に言えば、ダイナミックに動く膜が細胞内の一部を取り囲み分解し、新たな細胞の一部として再利用しています。
Q:そもそもオートファジーを研究するために、ノーベル医学・生理学賞を受賞した大隅良典博士の研究室の門戸をたたきました。
はい。博士学位取得の後、オートファジーの研究のため、大隅良典博士（2016年ノーベル医学・生理学賞受賞）の研究室に研究員として参画しました。そこで私は、パン酵母を実験対象に、呼吸とオートファジーとの関係を明らかにする研究を始めました。
私たちは呼吸により酸素を消費してエネルギーを得ていますが、酵母は環境に応じて呼吸するか、解糖系のみでエネルギーを得るかを選択しています。この呼吸状態にオートファジーは影響を受けるのだろうか？ というのが研究当初の興味でした。研究の結果、呼吸をする酵母で「ミクロオートファジー」という変わったタイプのオートファジーが起こることを見出しました。ミクロオートファジーとは、私たちの細胞の中にある「リソソーム」と呼ばれる細胞小器官の膜が変形するもので、大隅先生の研究されていたオートファジー（マクロオートファジー）とは動く膜が異なります。どのようなタンパク質がこのミクロオートファジーに機能するのかについて、私はその後、助教として赴任した京都大学 大学院農学研究科で引き続き研究し、鍵となるタンパク質「Vps27」を見つけることに成功しました。
現在、私たちはヒトの細胞で「ミクロオートファジー」の研究や、脂肪を分解するミクロオートファジーの研究を進めています。
Q:再生エネルギーに関する研究も進めておられるそうですね。
そうですね。同時にこれまでの研究の過程で私は、パン酵母以外の酵母、特にメタノール資化性酵母を用いた研究にも取り組んできました。本学に赴任してからは、この酵母をバイオディーゼル廃液の処理に使えるようにするプロジェクトにも取り組んでいます。バイオディーゼルは再生エネルギーの一つとして有望なものですが、製造過程でグリセロールとメタノールを含む廃液が出てしまいます。この両者を同時に代謝できる酵母の作出・改良を目指し、研究室の学生さんと日々の実験に取り組んでいます。
Q:現在の研究内容を将来、どのような形で社会に還元していきたいとお考えでしょうか。
やはりオートファジーという細胞の働きの研究成果を社会に還元していきたいですね。大隅先生のノーベル賞受賞を機に、一般の人にもその存在が知られるようになったオートファジーは、一言でいうと「細胞内のリサイクリング活動」です。日本はこのオートファジーの研究では世界のトップを走っており、私もミクロオートファジーというオートファジーの一種の研究に関しては、世界の中でも最前線の研究をしていると自負しています。
実際に今、進めている研究としては、正常な細胞ではなく疾患の細胞、特にがん細胞に特有のオートファジーの仕組みはないか、ということを探索しています。オートファジーによる細胞内リサイクリングが必要なのは、がん細胞も正常細胞と同様ですが、オートファジーの仕組みというのはとても多様なので、それぞれの細胞ごとに異なる分子機構を持っているのでは、と考えています。がん細胞特有のオートファジー分子機構を見つければ、それを阻害することによって、正常な細胞には悪影響を与えず、がん細胞のみを攻撃することができるようになり、患者さんのQOLに有益な治療法が生まれると思います。また、先ほど述べたメタノール資化性酵母の新たな応用法なども、実際のバイオディーゼル生産の現場で生かせれば、と考えています。
Q:先生の趣味や関心、大学生時代に夢中になった事についてご教示ください。
中学、高校、大学の間ずっと金管楽器のひとつホルンを練習していました。特に大学ではオーケストラ部に所属し演奏活動を楽しむことができました。
また、大学からの人生の大半を京都で過ごしましたので、歴史にとても興味を持つようになりました。今でも本学の学生さんに交じって人文学部の歴史の講義を受けてみたいな、という気持ちがありますね。
Q:学生へのメッセージをお願いします。
好きなことに熱中してください。でも、まだ好きなことが決まっていない学生さんもいらっしゃると思います。しかし、興味や関心のわいたこと、何でもいいので取り組んでいけば、やがて好きなことが見つかるはずです。好きなことが見つかれば、あとはとことんのめり込んでほしいです。
Associate Professor Masahide Oku
In this edition of “Tell us Teacher”, we interviewed Associate Professor Masahide Oku of the Department of Bioscience, Faculty of Bioenvironmental Sciences. He specializes in cell biology, including “autophagy,” which has recently become a popular topic for maintaining health and boosting immunity.
Studying the function of cells to help people live healthy lives
Q:What made you interested in biology?
In 1987, when I was still in my first year of junior high school, I became interested in biology when Dr. Susumu Tonegawa of the Massachusetts Institute of Technology won the Nobel Prize in Physiology or Medicine for his research on the immune system. Nowadays, people talk about things like boosting immunity as a matter of course, but at the time it was a groundbreaking discovery that I deeply admired.
Q:So, Dr. Tonegawa’s winning the Nobel Prize in Physiology or Medicine was the reason why you chose your career path.
That’s right. In university, I studied in the Department of Biophysics in the Faculty of Science until my master’s degree. In my doctoral course, I began researching applied microbiology at the Faculty of Agriculture. Despite the different names of the “Faculty of Science” and the “Faculty of Agriculture” the programs were integrated, and I was interested in the membranes that form cells from that time on. This is because membranes not only separate the inside and outside of our cells, but they also play an important role in supporting our lives.
For example, for cells to live healthily, they must be metabolized by replacing parts of their interior as needed. This phenomenon is called “autophagy”. Specifically, it is when dynamically moving membranes surround parts of the cell, break them down, and reuse them as part of new cells.
Q:So you went to the laboratory of Dr. Yoshinori Osumi, who received the Nobel Prize in Physiology or Medicine, to study autophagy?
Yes, I did. After receiving my doctorate, I joined the research laboratory of Dr. Yoshinori Osumi (Nobel Laureate in Physiology or Medicine, 2016) as a researcher to study autophagy. There, I began trying to clarify the relationship between respiration and autophagy using baker’s yeast as an experimental subject.
We obtain energy by consuming oxygen through respiration, but yeast chooses whether to respire or to obtain energy through glycolysis alone, depending on the environment. My initial interest was whether or not this respiratory state affects autophagy. As a result of my research, I found that an unusual type of autophagy called “microautophagy” occurs in respiring yeast. Microautophagy is the deformation of the membrane of the organelles (called “lysosomes”) in our cells. The moving membranes differ from the autophagy (“macroautophagy”) that Dr. Osumi was studying. I continued my research on what kind of protein functions in microautophagy at the Graduate School of Agriculture, Kyoto University, where I was appointed as an assistant professor, and succeeded in finding a key protein called “Vps27”.
Currently, we are researching microautophagy in human cells and its role in breaking down fat.
Q:I understand that you are also researching renewable energy.
Yes, I am. Additionally, in the course of my research, I have been working on yeast other than baker’s yeast, especially methanol-utilizing yeast. Since taking up my new position at the university, I have been working on a project to make this yeast available for the treatment of biodiesel wastewater. Biodiesel is a promising renewable energy source, but the production process produces waste liquid containing glycerol and methanol. I am working on experiments with students in my laboratory daily to create and improve yeast that can metabolize both of these substances at the same time.
Q:How do you want to use your current research to benefit society in the future?
Japan leads the world in research on autophagy, and I am proud to say that I am at the forefront of global research on the sub-type microautophagy. I am currently exploring whether there is a mechanism of autophagy that is unique to diseased cells, especially cancer cells, rather than normal cells. Although intracellular recycling by autophagy is necessary for cancer cells as well as for normal cells, the mechanism of autophagy is very diverse, and we believe that each cell may have a different molecular mechanism. If we can find the molecular mechanism of autophagy that is unique to cancer cells, we will be able to attack cancer cells without adversely affecting normal cells by inhibiting the autophagy, which will allow treatment for patients’ QOL. I also hope that the new application of methanol-utilizing yeast mentioned earlier can be utilized in biodiesel production.
Q:Please tell us about your hobbies and interests, and what you were passionate about when you were a college student.
I practiced the horn all through junior high school, high school, and college. In university especially I was a member of the orchestra club and enjoyed doing performances.
Also, since I spent most of my life in Kyoto during and after university, I became very interested in history. Even now, I would like to join our university’s students and take a Faculty of Humanities history class.
Q:Do you have a message for the students?
Please be enthusiastic about what you like. I know some students have not yet decided what they like to do. However, if you work on things that interest you (it doesn’t matter what), you will eventually find something you like. Once you find what you like, I hope you will devote yourself to it.
