蛋白質の機能を化学反応として捉えることを可能にする生命現象研究 ピコバイオロジー:原子レベルの生命科学

「ピコバイオロジー:原子レベルの生命科学」は、平成19年度生命科学分野の13拠点のうちのひとつに採択されました。

ピコバイオロジーとは

 すべての生命現象は、蛋白質によって駆動される化学反応である。蛋白質が駆動する化学反応の場(機能中心)は、種々のアミノ酸残基や補因子に属する官能基が空間的に配置されて、固有の異方性を形成している。この異方性が、その蛋白質が駆動する反応の特性を作り出す。

したがって生命現象を解明するには、まず個体・細胞レベルの解析から出発し、その現象を駆動する蛋白質を同定・単離し、生化学的機能を解析する。次に単離された蛋白質を結晶化し、X線結晶構造解析法により、機能中心の立体構造を高分解能で決定する。さらにその機能中心を構成する官能基の化学的性質を解明するため、振動分光法によりその構造をピコメートル(0.01Å)レベルで決定する。これによって、その蛋白質の機能を化学反応として捉えることができる。このような理念に基づいて遂行される生命現象研究の全体を、ピコバイオロジーと命名した。
 ピコバイオロジー研究は、蛋白質の同定、単離、機能解析までを細胞生物学、それ以降を構造生物学と大別することができる。これらの研究は手法が大きく異なるため、通常別々の研究グループで推進される。しかしこれらは時間的には平行して、相互に問題を提起しながら推進されるものである。

 また、個体・細胞レベルの研究の際にも、生命現象が蛋白質の駆動する化学反応であることを無視すべきではないし、高分解能構造解析研究も、蛋白質の生体内での機能を明らかにすることを目指したものでなければならない。したがってピコバイオロジーの推進には、「細胞生物学のわかる構造生物学研究者」と「構造生物学のわかる細胞生物学研究者」との連携が不可欠である。