植物オルガネラゲノム研究センター員 (総合生命科学部 生命システム学科 教授)
黒坂 光

神経発生における 糖転移酵素の機能を探る

 ヒトゲノムのほとんど塩基配列が解明された今日、大きな課題はゲノムにコードされているタンパク質の機能解析に移っています。私が行っているのはそれに深く関わる糖転移酵素の研究です。

植物オルガネラゲノム研究センター員 (総合生命科学部 生命システム学科 教授)黒坂 光

タンパク質は細胞内で折りたたまれて 化学修飾反応を受けてはじめて機能を獲得する

 遺伝子が伝える情報によってタンパク質が作られ、それが生体内のあらゆる場所で重要な働きをする…これが生命の営みの基本ですが、タンパク質が特定の機能を獲得するためには遺伝情報によってアミノ酸がつながれた鎖状の分子が作られるだけでは不十分です。その鎖の分子に糖鎖(各種の糖がつながった化合物)が結合し、さらに分子が特定の形に折りたたまれて機能を持ったタンパク質が合成されなければなりません。
 生卵とゆで卵、どちらもタンパク質を多く含み、同じ成分からできていますが性質は全く違います。それは、加熱することによって生卵のタンパク質の折りたたみ構造が破壊されてしまったからです。生卵のタンパク質はきちんと折りたたまれていますが、ゆで卵ではそれがほぐれた状態になっています。
 言い換えれば、遺伝子情報を「転写・翻訳」してタンパク質ができても、糖鎖を付加したり、正しく折りたたむという「修飾」がなければ、タンパク質分子が機能を持ち得ないのです。
 私が研究しているのは「修飾」を担当している酵素(糖転移酵素)の機能解析。それも特異的に脳に発現する酵素を対象にしており、世界でも数少ない貴重な研究として注目されています。

神経再生や脳疾患の治癒など 医療・薬学分野への応用に脚光

 研究に使う素材はゼブラフィッシュ。それも、その直径1mmほどの受精卵を使います。その理由は(1)ゲノム情報が明らかになっていて扱いやすい、(2)ほぼ2日間で主要な器官の発生が完了し、また発生が体外で起こるため発生の様子が顕微鏡で容易に観察できる、(3)脊椎動物なので人間に近い…の3つ。
 この魚を使って、神経細胞にしかない糖転移酵素が神経発生でどのような役割を果たしているのかを解明する研究を進めています。この酵素は、大きなグループを形成しており、全部で約20種もあります。そのうち3つは神経細胞にしかありません。神経細胞におけるこれらの働きを明らかにしていきたいですが、将来的には20種類の酵素がそれぞれ標的とするタンパク質を特定するのが目標。これら一連のメカニズムが明らかになれば、アルツハイマーやパーキンソン病、ウィリアムズ・ビューレン症候群(発達障害の一種)などの脳疾患の治癒に役立つ知見が得られるものと期待しています。

■実験にはゼブラフィッシュの初期胚を使います。魚類の胚は体外で短い期間で発生を終えますので、発生の研究に最適です。発生への影響を見るには、初期胚に試薬をマイクロインジェクションして遺伝子の働きを調節する、という高度な技術が必要です。

PAGE TOP