本拠点がカバーする学問分野

細胞生物学的研究

脳神経系の形成機構、染色体複製制御機構、脂肪滴の機能調節機構、膜蛋白質構造形成機構、微小管ダイナミクス、蛋白質モーターの単一分子解析など。

構造生物学的研究

呼吸系のエネルギー変換複合体の結晶化、チトクロム酸化酵素やヒドロゲナーゼなど種々の機能性蛋白質の超高分解能X線構造解析、振動分光学的方法によるピコメートルレベルの構造解析などが主なものであり、さらにピコメートルレベルの構造解析結果にもとづく反応機構の有機反応論的、合成化学的、計算科学的解析も含まれる。また、膜蛋白質結晶化のための界面活性剤や、振動分光解析のための部位特異的同位体標識法の開発なども行う。

ピコバイオロジーの研究基盤

可視吸収をもつ補因子の官能基の構造は、共鳴ラマン分光法により解析することができるが、アミノ酸残基の官能基の構造解析には、赤外分光法が必須である。 　 そこで、水溶液中の蛋白質に適用可能な超高感度赤外分光装置が前拠点計画で開発され、完成に至った。 　 これに加えて昨年末、近紫外から近赤外までのどこに吸収帯をもつ補因子でも測定可能な、世界最大規模の共鳴ラマン分光設備（総額4.5億円を投入して岡崎統合バイオサイエンスセンターで整備された、レーザー20台、ラマン分光器8台を含む設備）が移設され、生体分子に関する世界最大規模で最高性能の振動分光学拠点が形成されている。 　さらに当拠点は世界最高性能の放射光設備であるSPring-8に近接し、専有ビームラインを保有している。また現在、理研播磨研究所で建設中の自由電子レーザー施設にも至近である。したがって、世界的にもこれ以上の構造生物学研究基盤は考えられない。

ピコバイオロジーの中核となる構造生物学分野の研究を一層促進するため、以下のような5部門構成のピコバイオロジー研究所が設立される。
[1]	蛋白質結晶成長機構研究部門
[2]	蛋白質構造解析研究部門
[3]	部位特異的同位体標識研究部門
[4]	振動分光学研究部門
[5]	理論研究部門

細胞生物学と構造生物学の連携

ピコバイオロジー研究の細胞生物学及び構造生物学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。

人材育成と研究活動

上述のような研究基盤と「生命現象は蛋白質が駆動する化学反応である」との共通認識のもとに連携を図りながら、「本拠点がカバーする学問分野」欄に記載された研究課題を推進する。これらの大部分は21世紀COEプログラムで推進されてきた、世界を先導する研究課題であり、本拠点においてもそれらをより強力に推進する。世界的な研究に主体的に参画させること以上の世界的な研究を推進できる研究者の育成策はあり得ない。したがって、世界を先導する研究を支援することが最も重要な人材育成策である。この基本理念を２１世紀ＣＯＥプログラムから引き継ぐ。 　さらに本拠点ではこのようなピコバイオロジー推進に必要な「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」の育成のため、いくつかの具体的方策を新設し、カリキュラムに組み入れ制度化する。 　さらに、この人材育成策の一助とするため、当拠点で推進される、細胞生物学から構造生物学まで、様々な発展段階の研究の多様な視点を共有するために、種々の機会を設定する。これらの活動により、研究グループ間の連携と研究推進を促進することも期待される。

拠点形成計画の必要性

赤外分光法を蛋白質に適用することは、水が強い赤外吸収を持つため、不可能であった。そのため、これまでの蛋白質機能解析は主にX線構造情報に基づいたものであり、アミノ酸側鎖の役割については推定の域を出ていない。蛋白質の機能特性は、機能中心を構成する官能基によって規定されるので、当拠点で開発した赤外装置によるピコメートルレベルの構造解析は、生命現象の本質に迫る研究であり、構造生物学を飛躍的に進歩させる。 　これにより初めて、我国が世界の構造生物学を学術的に先導していると評価されるであろう。「生命現象を蛋白質が駆動する化学反応として捉える」ピコバイオロジー研究は、X線構造解析に関する高度の実績と超高感度赤外分光装置とを併せもつ、当拠点でこそ、先導的に推進できることを強調したい。