行政や会社のニュース

全業種
行政機関・関連団体
安全情報
医療人・資格など
医療情報・業界団体
大学病院・国立病院
病院・医療法人
保険薬局・DgS
大学・教育機関
研究所・研究機関
創薬・開発ベンチャー
外資系製薬企業など
製薬業界・製薬専業
兼業・中堅・一般薬
バイオ・試薬・機器
CRO、支援、分析
医薬卸・流通・商社
その他
企業・病院の取材記事
国家試験合格実績
各薬学部の就職実績

自然科学研究機構(大学共同利用機関法人)

自然科学研究機構(大学共同利用機関法人)のホームページへ
極小ペプチドによる発生制御のしくみを発見 -最も小さな遺伝子の驚くべき役割-(2010/7/16)
JST 課題解決型基礎研究の一環として、自然科学研究機構 基礎生物学研究所 岡崎統合バイオサイエンスセンターの影山 裕二 特任助教らは、真核生物で最も小さなペプチド遺伝子が、遺伝子発現のスイッチとしてはたらいていることを発見しました。

ヒトを含む動植物のゲノムには、普通のたんぱく質よりも小さいペプチド(アミノ酸100個以下)をコードする遺伝子が多数存在していると言われています。しかし、このようなペプチドが細胞内でどのようなはたらきをしているかについてはよく分かっていませんでした。影山特任助教らは今回、わずかアミノ酸11個からなるペプチドをコードするpri遺伝子が、ショウジョウバエの胚の発生過程を制御する一群の遺伝子の発現に必要であることを突き止めました。さらに、pri遺伝子にコードされるペプチドが、転写因子注1)であるShavenbabyたんぱく質を転写抑制型から転写活性化型へと変換することにより、遺伝子発現制御のスイッチとしてはたらいていることを明らかにしました。

今回の発見によって、遺伝子発現という生命の根幹を制御するしくみに小さなペプチドが関わっていることが明らかになりました。この発見が起点となって、さまざまな研究分野で小さなペプチドの研究が促進され、ペプチドの新たな役割の解明や新規ペプチド医薬の開発へとつながるものと期待されます。

本研究は、理化学研究所の近藤 武史 研究員(研究当時は、自然科学研究機構 基礎生物学研究所 岡崎統合バイオサイエンスセンター 日本学術振興会特別研究員)、フランス国立科学研究センター/トゥールーズ大学のフランソワ・ペール 教授らの研究グループの協力を得て行われました。

本研究成果は、2010年7月16日(米国東部時間)発行の米国科学雑誌「Science」に掲載されます。

本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

戦略的創造研究推進事業 個人型研究(さきがけ)

研究領域 : 「RNAと生体機能」
(研究総括:野本 明男 (財)微生物化学研究会 微生物化学研究所 所長)
研究課題名 : 「ショウジョウバエをモデル系としたmRNA型non-coding RNAの解析」
研究者 : 影山 裕二(自然科学研究機構 基礎生物学研究所 岡崎統合バイオサイエンスセンター 特任助教)
研究実施場所 : 自然科学研究機構 基礎生物学研究所 岡崎統合バイオサイエンスセンター
研究期間 : 平成18年10月~平成22年3月

JSTはこの領域で、生命現象を支え制御するRNAの新たな機能を探索し、既知のRNA機能の活用を目指した研究と将来の先端医療技術などへとつながる機能性RNA分子の新たな活用技術開発を目指しています。上記研究課題では、たんぱく質をコードしないと考えられてきたRNA分子の生体内における役割の解明を目指して研究を続けています。

<研究の背景と経緯>
ヒトやマウスでは、ゲノムDNAから合成されるRNAの半数以上が、たんぱく質をコードしていないノンコーディングRNA注2)であると考えられていますが、これらが本当にたんぱく質やペプチドをコードしていないかどうかについては、さまざまな議論がなされています。例えば、コンピュータを用いた予測では、これらのRNAのうち、少なくとも数千個はごく短いペプチドをコードしている可能性があるとされています。しかし、このようなペプチド遺伝子が実際に存在するのか、存在するとしたらそれは生物学的に重要な機能を持っているのかといった点については、これまでほとんど研究が行われてきませんでした。影山特任助教らの研究グループは、2007年に、真核生物でもっとも小さなペプチド注3)をコードする遺伝子をショウジョウバエから発見し、幼虫表皮の突起形成に必須であることを見いだしましたが(Nature Cell Biology, 9, 660-665)、今回はこのペプチドが生体内でどのような機能を発揮しているかを明らかにしました。

<研究の内容>
ショウジョウバエpolished rice(pri)遺伝子は11または32アミノ酸残基からなる4個のペプチド(PRIペプチド)をコードする遺伝子であり、pri遺伝子を持たない突然変異体は、幼虫表皮にある突起構造をつくることができません(図1)。本研究では、pri遺伝子が 1)表皮細胞の突起形成に必要とされる一群の遺伝子の発現に必要であること、2)転写因子であるShavenbaby(SVB)たんぱく質の活性化に必須であることを突き止めました。PRIペプチドが存在しない状態では、SVBたんぱく質は転写抑制因子としてはたらきますが、PRIペプチドの存在下では、SVBたんぱく質の転写抑制に関与する領域が切断され、転写活性化因子へと変換されます。この結果、SVBたんぱく質は細胞突起の形成に関わる遺伝子群の発現を活性化できるようになります(図2)。また、この切断による機能の変換に伴って、細胞核におけるSVBたんぱく質の分布のパターンも変化し、斑状にかたまっていたものが核全体に広がることも明らかになりました(図3)。転写調節は遺伝子の発現制御機構として重要なシステムの1つですが、今回の研究成果により、ごく小さなペプチドが転写調節のスイッチとして機能することが示されました。

<今後の展開>
ゲノムDNAのどの領域が遺伝子としてはたらいているのかを明らかにすることは、ゲノム機能を理解する上で最も重要な点です。しかし、小さなペプチドをコードする遺伝子はこれまで見過ごされることも多く、その役割についても全く分かっていませんでした。小さなペプチドが遺伝子発現制御に関与するという今回の結果は、これまでの常識をくつがえすものであり、小さなペプチドをコードする遺伝子について再評価する必要性があることを示しています。

また、今回明らかになったPRIペプチドの機能は従来のペプチド因子とは一線を画すものです。従来の研究で扱われていたペプチド因子は、ペプチドホルモンなど細胞外に分泌されてはたらくものです。これに対し、PRIペプチドには細胞外に分泌されるための特殊な配列(シグナル配列)が見つかっていないことから、これまでに解析が進んでいる分泌性のペプチド因子とは異なる機能を持っていると考えられます。今後、priのような小さなペプチドをコードする遺伝子がゲノムにどの程度存在するのかを明らかにすると同時に、それらの機能の詳細を解析していくことで、新たな生理活性を持つペプチド分子の発見や、それに伴う新規ペプチド医薬の開発へとつながるものと期待されます。
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20100716/index.html

細胞の中の不要なタンパク質に目印をつける仕組みを解明(2009/12/18)
[ 研究の背景]

細胞の中に生み出されたタンパク質は、一定の役割を終えると分解される必要があります。また働くことができ ない役に立たないタンパク質は、細胞にとって害をもたらす可能性があるので分解処分されなければなりません。 こうした不要なタンパク質は、分解のための目印としてユビキチンとよばれるタンパク質が多数くっつけられて分解されることが知られていました。しかし細胞の中の酵素が、どのようにして標的となる不要タンパク質に多数のユビキチンを効率的に結合させることができるのかはわかっていませんでした。

[ 研究の成果]

研究グループは、ユビキチンを標的に結合する酵素(E2)の3次元構造に取り組んだ結果、たくさんのE2 がユビキチンを介して、あたかも次々と肩車をしているかのようなかたちで集合していることを突き止めました(図参照)。このような集合体を形作ることにより、酵素は分解標的となるタンパク質上の様々な場所に手をとどかせて効率的に目印をつけることができると考えられます。

[ この研究の社会的意義]

細胞の中のタンパク質の分解がうまくいかないとガンやパーキンソン病などの重篤な疾患を引き起こされることが知られています。今回の発見は、こうした疾患の発症メカニズムの理解を促すことが期待されます。

ユビキチン(Ub:黄色のタンパク質)と連結した酵素E2(水色のタンパク質)は肩車をくむように多 数集合してE3 という酵素の上に着地する。これによってE3が捕えている分解標的タンパク質(紫の紐)の上の様々な場所(Kと表示)に、分解の目印であるUb を効率良くくっつけることができる。

[用語解説]
ユビキチン:アミノ酸76 個からなる小さなタンパク質で、酵母からヒトにいたるまで真核細胞に普遍的に存在しています。2004 年のノーベル化学賞はユビキチンの仲介でタンパク質が分解される仕組みの発見に対して与えられています。

■論文情報

Structure(ストラクチャー),18 巻,137 ~ 147 ページ(1 月13 日発行)

論文タイトル:
Crystal structure of UbcH5b~ubiquitin intermediate: Insight into the formation of the self-assembled E2~Ub conjugates (UbcH5b ~ユビキチンの中間体の結晶構造:自己集合するUbcH5b ~ユビキチン連結体の形成についての考察)
著者:
Eri Sakata, Tadashi Satoh, Shunsuke Yamamoto, Yoshiki Yamaguchi, Maho Yagi-Utsumi, Eiji Kurimoto, Keiji Tanaka, Soichi Wakatsuki, Koichi Kato

■研究グループ

本研究は、自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター/ 分子科学研究所、名古屋市立大学大学院薬学研究科、高エネルギー加速器研究機構などとの共同研究により行われました。

■研究サポート

本研究は、文部科学省ターゲットタンパク研究プログラム、科学研究費補助金(新学術領域研究)「揺らぎが機能を決める生命分子の科学」等のサポートを受けて実施されました。
http://www.ims.ac.jp/topics/2009/100118.html

脳の中のお医者さん「ミクログリア細胞」の働きを解明 - 特殊な顕微鏡で脳の修復過程のライブ撮影に初めて成功 -(2009/4/1)
 脳の中には“ミクログリア細胞”と呼ばれる免疫細胞があり、脳卒中や脳血管障害で傷ついた脳を治したり不要な物を取り除いたりする「脳の中のお医者さん」の役割を果たしていると考えられています。しかし、実際に、ヒトや動物の脳の中でどのように神経を“検査・検診”し、「お医者さん」として働いているのかこれまで知られていませんでした。今回、自然科学研究機構 生理学研究所の鍋倉 淳一 教授の研究グループは、新たに改良した特殊な顕微鏡(二光子レーザー顕微鏡)を用いることで脳内のライブ撮影に始めて成功し、この脳の中のお医者さん「ミクログリア細胞」の働きを世界ではじめて明らかにしました。4月1日発行の米国神経科学学会誌(ジャーナル・オブ・ニューロサイエンス、電子版)に掲載され、注目論文として紹介されます。

 キーワードは、日頃の“検査・検診”と“触診”。ミクログリア細胞は、正常な脳でも、脳の神経細胞のつなぎ目である“シナプス”の検査・検診を怠らないことが初めて明らかになりました。1時間に1回、正確に5分間、まるでシナプスに聴診器をあてるように先端をふくらませて異常がないか“さわって検査”。神経の活動が増すとその回数も増加。しかし、脳梗塞などで障害をうけた場合には、じっくり1時間以上“シナプス全体を包み込むように触って“精密検診“を行う様に検査していることもわかりました。また、しばしばミクログリア細胞による“精密検診”のあと、あたかも修復が困難であると判断したかのようにシナプスが消えてなくなることも分かりました。このように、脳神経が障害をうけ回復していく過程や、発達段階で不必要な神経回路がなくなったりする際に、ミクログリア細胞のこうしたダイナミックな“検査・検診”の働きが重要であると予想されます。

 鍋倉淳一教授は「脳梗塞などで障害を受けた神経回路に対するミクログリア細胞の検査・検診の方法はダイナミックに変化することがわかりました。このメカニズムを利用し、障害をうけた脳の中のミクログリア細胞を、薬物や生物活性因子で刺激することができれば、脳の修復を早めたり、脳の機能回復のリハビリテーションに効果的だったりするかもしれません。」と話しています。

 本成果は、JST 戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(CREST)の研究領域「脳の機能発達と学習メカニズムの解明」(研究総括:津本 忠治)における研究課題「発達期および障害回復期における神経回路の再編成機構」のもと得られたものです。

 なお、鍋倉教授の研究室では、今回の研究をさらに発展させるため、生理研・大学院生(総研大所属)を求めています。

脳の中のお医者さん「ミクログリア細胞」の働きを解明 - 特殊な顕微鏡で脳の修復過程のライブ撮影に初めて成功 -(2009/4/1)
 脳の中には“ミクログリア細胞”と呼ばれる免疫細胞があり、脳卒中や脳血管障害で傷ついた脳を治したり不要な物を取り除いたりする「脳の中のお医者さん」の役割を果たしていると考えられています。しかし、実際に、ヒトや動物の脳の中でどのように神経を“検査・検診”し、「お医者さん」として働いているのかこれまで知られていませんでした。今回、自然科学研究機構 生理学研究所の鍋倉 淳一 教授の研究グループは、新たに改良した特殊な顕微鏡(二光子レーザー顕微鏡)を用いることで脳内のライブ撮影に始めて成功し、この脳の中のお医者さん「ミクログリア細胞」の働きを世界ではじめて明らかにしました。4月1日発行の米国神経科学学会誌(ジャーナル・オブ・ニューロサイエンス、電子版)に掲載され、注目論文として紹介されます。

 キーワードは、日頃の“検査・検診”と“触診”。ミクログリア細胞は、正常な脳でも、脳の神経細胞のつなぎ目である“シナプス”の検査・検診を怠らないことが初めて明らかになりました。1時間に1回、正確に5分間、まるでシナプスに聴診器をあてるように先端をふくらませて異常がないか“さわって検査”。神経の活動が増すとその回数も増加。しかし、脳梗塞などで障害をうけた場合には、じっくり1時間以上“シナプス全体を包み込むように触って“精密検診“を行う様に検査していることもわかりました。また、しばしばミクログリア細胞による“精密検診”のあと、あたかも修復が困難であると判断したかのようにシナプスが消えてなくなることも分かりました。このように、脳神経が障害をうけ回復していく過程や、発達段階で不必要な神経回路がなくなったりする際に、ミクログリア細胞のこうしたダイナミックな“検査・検診”の働きが重要であると予想されます。

 鍋倉淳一教授は「脳梗塞などで障害を受けた神経回路に対するミクログリア細胞の検査・検診の方法はダイナミックに変化することがわかりました。このメカニズムを利用し、障害をうけた脳の中のミクログリア細胞を、薬物や生物活性因子で刺激することができれば、脳の修復を早めたり、脳の機能回復のリハビリテーションに効果的だったりするかもしれません。」と話しています。

 本成果は、JST 戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(CREST)の研究領域「脳の機能発達と学習メカニズムの解明」(研究総括:津本 忠治)における研究課題「発達期および障害回復期における神経回路の再編成機構」のもと得られたものです。