所長挨拶

「タンパク質動態研究所」は、2016年に設立され、2020年からは、遠藤が研究所の所長を務めています。本研究所は、タンパク質が細胞の中でどのように「作られ（合成）」、「形をつくり（成熟・構造形成）」、「移動し（輸送）」、「他の分子と組み合わさり（組織化）」、そして「壊されていく（分解）」のかという一連の過程，すなわち「動態」を総合的に研究することを目的としています。本研究所では、タンパク質の動態の深い理解を通じて生命科学の発展に貢献するとともに、次世代を担う人材の教育・育成にも力を注いでいます。さらに、この知見を社会に還元し、さまざまな疾患の原因解明やその治療法の開発につなげることを目指しています。

私たちの体内では、遺伝情報に基づいて、タンパク質がアミノ酸が特定の配列でつながった高分子（ポリペプチド）として合成されます。しかし、それだけではタンパク質は機能できません。ポリペプチドがタンパク質として機能を獲得するためには、まず正しい立体構造へと折れたたまれる必要があります。同時に、細胞の中で働くべき場所に移動し、場合によっては膜に組み込まれたり、他のタンパク質，核酸，小分子，金属イオンなどと複合体を形成したりすることで、はじめて本来の機能を果たせるようになります。一方で、役割を終えたタンパク質や、構造や配置に異常があるタンパク質は、再利用のために、そして時には毒性を生じるリスクを避けるために、速やかに分解されなければなりません。ヒトの遺伝子数は2万数千ですが、選択的スプライシングなどにより、実際には10万種類以上のタンパク質が存在します。一つの細胞には約100億個のタンパク質が存在し、それらが毎秒数万個の単位で生成と消滅を繰り返していることが、生命活動の実態です。

さて、アミノ酸をでたらめにつないでポリペプチドを作っても、多くの場合、特定の形に折れたたまれることはなく、特別の機能をもつこともありません。特定の形に折れたたまれ、特定の機能をもつタンパク質に必要なアミノ酸配列は、数十億年にわたる進化の過程で、偶然と自然選択の積み重ねによって見出され、改良され、蓄積されてきた結果なのです。すなわち、私たちの生命は、進化が長い年月をかけて少しずつコレクションしてきた「10万種類あまりの奇跡の高分子」であるタンパク質によって支えられているのです。 本研究所は、こうした奇跡のタンパク質とその動態に様々な角度から迫ることを大きな特徴としています。従来のタンパク質研究は、個々のタンパク質の構造や機能に焦点を当てるものが中心でしたが、「どのように作られ、動き、働き、壊されるのか」という動的側面の理解は十分ではありませんでした。タンパク質は相互作用によって「機能単位」をつくり、それらが階層的に組織化されることで生命という複雑なシステムが成り立っています。このような「組織化」や「ネットワーク」の視点からタンパク質をとらえることも、これからの生命科学において極めて重要です。

さらに重要なのは、タンパク質研究を取り巻く環境が大きく変化し、タンパク質研究が大きな転換点を迎えていることです。第一に、クライオ電子顕微鏡の飛躍的進歩により、これまでアプローチが難しかった巨大タンパク質複合体や膜タンパク質の立体構造が高精度で明らかになり、さらには動的過程もスナップショット的に捉えられるようになってきました。第二に、AI（人工知能）の発展により、アミノ酸配列から立体構造を高精度で予測することが可能となり、タンパク質の機能を構造に基づいてより深く考察できるようになりました。これらはかつての「ゲノム革命」に匹敵する変革であり、生命科学の研究手法を大きく変えつつあります。

こうした技術革新を背景に、本研究所では構造に基づくタンパク質動態の研究をさらに推進しています。国内ではまだ数が限られている最新のクライオ電子顕微鏡を導入し、それを活用した最先端の研究が始まりました。また、このような最前線の装置や技術に、大学院生だけでなく学部生のうちから直接触れることができる「ハンズオン授業」も展開します。これにより、将来の社会を担う人材を育て、高度な知識と技術を備えた優れた人材を輩出することは、本学の教育理念にも合致するものです。

本研究所には、タンパク質動態の研究の最前線で活躍する研究者が集結しています。７名の教授、准教授を中心に、博士研究員や大学院生が加わり、活発な研究活動を展開しています。「タンパク質動態」を冠する研究所は国内でも極めて稀であり、国公私立大学を通じて他に例がない独自の存在です。研究所構成員が高い専門性と強い研究力を発揮し、密接に連携しながら取り組むことで、これまで数多くの国際的に注目される成果を生み出してきました。今後もこうした成果が次々に創出されることを確信しています。

タンパク質動態研究所　 
　所長　遠藤　斗志也