形がわかれば医療にも貢献！　生命に欠かせない膜タンパク質

生命を支える膜タンパク質

私たちの体は細胞からできています。細胞は膜によって外界と区切られているため、細胞の外から栄養を取り入れたり、不要になったものを細胞外へ捨てたり、細胞の外の様子を探ったりする必要があります。このような働きをするのが、細胞膜の中にある「膜タンパク質」です。人間から細菌まで様々な膜タンパク質を持っており、生命に欠かせません。

治療薬開発に貢献

様々な膜タンパク質が、それぞれの役割を果たすことで、私たちの細胞は生きることができます。例えば、ATP合成酵素という膜タンパク質は、細胞のエネルギーを生産します。重要な膜タンパク質の不調は、病気に繋がります。そのような膜タンパク質の構造や機能がわかれば、病気の原因解明や治療薬の開発に繋がります。
例えば、新型コロナウイルスの感染を阻害する「レセプターデコイ」です。新型コロナウイルスは、その膜タンパク質であるスパイクタンパク質がヒトの特定のレセプタータンパク質に結合することで感染します。そこで、そのレセプターに似た分子を作って、ヒトの細胞と新型コロナウイルスの結合を邪魔してしまおうというわけです。

電顕で構造を捉える

まずは「低温電子顕微鏡法」により、スパイクタンパク質がヒト細胞に結合する様子が解析されました。この手法では、スパイクタンパク質の溶液を凍らせて、電子顕微鏡で撮影します。その画像の中には、様々な向きのたくさんのタンパク質が写っているので、それらタンパク質の画像を組み合わせることで、3次元の構造を計算できます。解析の結果、レセプターデコイがスパイクタンパク質に結合する様子を捉えることができました。また、レセプターデコイの方が、元のレセプターよりも効率よく結合できることも明らかになりました。このように、スパイクタンパク質に効率よく結合できるレセプターデコイが開発されました。
病気に関わる膜タンパク質でも、その形が未解明なものはたくさんあります。構造解析が進めば、様々な病気の治療に貢献できると期待されています。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

京都工芸繊維大学工芸科学部応用生物学域応用生物学課程准教授岸川淳一先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

構造生物学、生物物理学、情報工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

幅広い分野に触れてほしいです。私は高校時代、生物ではなく物理を学んでおり、大学時代の専門も情報工学です。その物理やコンピュータの知識が、膜タンパク質の研究に役立っています。今の学びが、思わぬ形でいつかあなたの力になるかもしれません。また、大人に無理だと言われたことも、すぐにはあきらめずに夢を追いかけていいと思います。今はできなくても、技術の進歩などで実現することもあるはずです。あなたが大人になった頃にはできることも増えているはずなので、まずは挑戦してみましょう。

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？

京都工芸繊維大学に関心を持ったあなたは

歴史都市京都にあって、本学は、伝統文化や伝統産業との深い結びつきを背景に、工芸学と繊維学にかかわる幅広い分野で常に先端科学の学理を探求し、「人に優しい実学」　を志向する教育研究によって、広く産業界や社会に貢献してきました。さらに、本学は、長い歴史の中で培った学問的蓄積の上に、感性を重視した人間性の涵養、自然環境との共生、芸術的創造性との協働などを特に意識した「新しい実学」を開拓し、伝統と先端が織りなす文化を創出する「感性豊かな国際的工科大学」を目指します。