研究室・教員

構造生物学 (箱嶋研究室)

箱嶋敏雄教授の顔写真
教授
箱嶋 敏雄
助教
北野 健、森 智行
Email
hakosima@bs.naist.jp, kkitano@is.naist.jp , t-mori@bs.naist.jp
研究室HP
http://bsw3.naist.jp/hako/

研究・教育の概要

本研究室では,大学院大学であることの優位性を生かして,最先端領域での「研究漬け」・「研究三昧」を基本として世界に発信できる研究を通して教育します。研究は「一番でないと意味がありません」ので、なれるように鍛え上げます。具体的には、以下の研究を通して、ポストゲノムのタンパク質研究の時代に活躍できる人材の養成を目指しています。

タンパク質は複雑な3次元立体構造を形成してはじめてその分子機能を獲得するので、タンパク質の分子機能を理解するためには、原子レベルでの立体構造情報が不可欠です。本研究室では、生物を生体分子の立体構造から理解しようとする研究(構造生物学)を、X線結晶構造解析と生物物理学や生化学的な機能解析を組み合わせて推進しています。生命体は限られた数のタンパク質の機能で構成されています。これらの分子群の理解なしに、生命体のからくりが見える道理は全くないのです。構造生物学によって得られる複雑な生体分子の精密な知識は、基礎生物学としての価値のみならず、医学・薬学あるいは農業・産業への応用を開く最高の英知です。

タンパク質のX線結晶構造解析

タンパク質やその複合体の結晶を作成し、結晶のX線回折データを解析することにより、立体構造を原子レベルで調べます。X線実験には,世界最高レベルの放射光施設SPring-8を利用します。X線解析では、分子量の制限なく大きな複合体の構造決定が可能です。分子モデルの構築には、高性能グラフィックワークステーションを用います。

タンパク質の生物理学的・生化学的機能解析

試料であるタンパク質は、遺伝子組み替え技術を用いて大腸菌や昆虫細胞で大量生産して、最新のクロマトグラフィー技術を用いて精製・調製します。構造解析に加えて,これらのタンパク質の物理化学的手法による相互作用解析を行います。これらの研究手法に関して、しっかりしたトレーニングを積んで初めて「タンパク質研究の専門家」になれるのです。

主な研究テーマ

  • 薬物標的等の医学的に重要なタンパク質の構造と機能
  • Gタンパク質等の細胞内情報伝達タンパク質の構造と機能
  • 細胞骨格・細胞接着を制御するタンパク質の構造と機能
  • DNA修復タンパク質の構造と機能
  • 植物ホルモン受容体とシグナル伝達タンパク質の構造研究
図1
(図1) タンパク質の結晶(左)とX線解析から得られた電子密度図(右)
図2
(図2) X線強度データ収集の実験をする兵庫県播磨市の大型放射光施設 SPring-8(上)と,得られるX線回折パターン(下)
図3
(図3) 植物ホルモン“ジベレリン”(白と赤の空間充填モデル)とその受容体GID1(青)と下流のエフェクター分子DELLA(桃)の三者複合体の構造(論文[6])

主な発表論文・著作

  1. Hirano et al., Nature Plants 4, in press 2017
  2. Chamberlain et al., Nature Struct. Mol. Biol., 21, 803-809, 2014
  3. Hirano et al., EMBO J., 30, 2734-2747, 2011
  4. Terawaki et al., EMBO J., 29, 236-250, 2010
  5. Kitano et al., Structure, 18, 177-187, 2010
  6. Murase et al., Nature, 456, 459-463, 2008
  7. Yamaguchi et al., Structure, 14, 589-600, 2006
  8. Sakurai et al., EMBO J., 24, 683-693, 2005
  9. Hamada et al., EMBO J., 22, 502-514, 2003
  10. Maita et al., Proc Natl Acad Sci USA, 99, 1212-1217, 2002
  11. Fujii et al., Nat. Struct. Biol., 7, 889-893, 2000
  12. Hamada et al., EMBO J., 19, 4449-4462, 2000
  13. Maesaki et al., Mol Cell, 4, 793-803, 1999
  14. Fujii et al., EMBO J., 19, 5028-5041, 1999
  15. Hiriotsu et al., Proc Natl Acad Sci USA, 96, 12333-12338, 1999
  16. Shimizu et al., EMBO J., 16, 4689-4697, 1997
  17. Kato et al., Cell, 88, 717-723, 1997
  18. Hakoshima et al., Proc Natl Acad Sci USA, 78, 7309-7313, 1981