ブックタイトル日本結晶学会誌Vol57No1

概要

日本結晶学会誌Vol57No1

特集マルチプローブ研究が拓く構造研究の新時代4．生命科学分野におけるマルチプローブ研究日本結晶学会誌57，47-52（2015）創薬等支援技術基盤プラットフォームで取り組む相関構造解析高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所構造生物学研究センター湯本史明，千田俊哉Fumiaki YUMOTO and Toshiya SENDA: Correlated Structural Analysis in the Platformfor Drug Discovery, Informatics, and Structural Life ScienceProtein crystallography has been leading the structural biology field by solving molecularstructures at atomic resolution. However, it has been limited in the integration of structural informationof macromolecules with a dynamic nature, which can adopt various conformations in time scales ofmotion even in large complexes. Therefore, it is critical to use multiple methodologies to understandbiological phenomena, and connect the interfaces of molecules at both molecular and atomicresolution in macromolecular assembly.“Correlated structural analysis”is a concept in structurallife science to fill the gaps between structural biology techniques. In Japan, the Platform for DrugDiscovery, Informatics, and Structural Life Science has been launched with diverse expertise inbioinformatics, sample production, and structure determination. The platform supports not onlyconventional structural studies via X-ray crystallography, but also correlated structural analysis byintegrating protein crystallography, small angle X-ray scattering, NMR, and electron microscopy data.1．序言タンパク質結晶学は，タンパク質の立体構造の解明に中心的な役割を果たしてきた．結晶解析や電子顕微鏡解析，NMR解析等によって得られた構造情報を生物学に活かす分野は構造生物学と呼ばれてきたが，現在この分野は“構造生命科学“としてさらに大きく発展しつつある．タンパク質を始めとする生体分子の立体構造の決定に留まらず，さまざまな生物学・物理化学的手法を併用することで，生命現象をより多面的に捉え，高次に理解する時期に来ている．この構造生命科学を根幹から支える解析法が“相関構造解析法”であり，今後の生命科学においてきわめて重要な役割を担うことになると考えられている．生体分子と生命現象のかかわりを“見る”上では空間的階層や時間的階層に応じた見方が必要である．すなわち，組織，細胞，細胞小器官，タンパク質複合体，タンパク質，ドメイン，アミノ酸，原子といった空間的階層と，異なるタイムスケールの運動性をもって発現される分子振動，化学反応変化，タンパク質構造変化，分子集団変化といった時間的階層である．これらの異なる空間的，時間的階層をつなぐために，それぞれの手法を使って得られた観察結果の間で相関を取りながら，“全体の中”で生体分子のはたらきを包括的に理解することが，“相関構造解析”の目的である．本稿では，国内における放射光X線を用いたマルチプローブ型研究やライフサイエンス分野のプラットフォー日本結晶学会誌第57巻第1号（2015）ム事業の例として，現在進行中の創薬等支援技術基盤プラットフォーム事業における“相関構造解析“を実現するための各種手法，すなわちX線結晶構造解析ビームライン，X線小角散乱解析（SAXS）ビームライン，電子顕微鏡，NMRについて概説する．また世界の動向として，欧米における相関構造解析の動向についても紹介する．2．創薬等支援技術基盤プラットフォームわが国においては文部科学省の下，平成14年度から5年にわたってタンパク3000プロジェクトが行われ，1）-4）平成19年度からは5年間ターゲットタンパクプロジェクトが推進されることによって，構造生物学および構造ゲノム学のプロジェクトが行われてきた．このタンパク3000プロジェクトが開始されて以降，10年にわたって築きあげられてきた施設・装置など最先端のタンパク質構造解析環境を活用し，日本のライフサイエンスの発展に貢献することを目的として，平成24年度から創薬等支援技術基盤プラットフォーム（Platform for Drug Discovery,Informatics, and Structural Life Science, PDIS,プログラムディレクター：田中啓二・東京都医学総合研究所）事業が展開されている．本事業はタンパク質やタンパク質複合体の立体構造情報を創薬の基礎情報として役立てるのみならず，医学，薬学，農学，工学，理学などあらゆる分野のライフサイエンス分野の研究に活用されることを念頭に置いている．つまり，単に構造を“解く”だけでなく，解いた構造を“使って”さらなる研究を展開してい47