スポットライトリサーチ

今回のスポットライトリサーチは、鳥取大学大学院 工学研究科・稲葉 央 助教にお願いしました。

稲葉先生の所属する松浦研究室では、人工的に設計したペプチドの自己集合を活用して巨大な構造体を合成し、それをカプセルのように使うという研究にチャレンジしています（紹介漫画① ②が分かりやすいので、ぜひご覧下さい！）。今回紹介する内容はこれまで培ったペプチド構造学の知見を生かし、自然界が生み出したさらに巨大な構造体「微小管」をナノチューブとして捉え、その中に好きなものを入れられないか？との考えから取り組まれた成果です。本成果はChem. Commun.誌原著論文として公開され、プレスリリース、Chem. Commun. Front Cover（アイキャッチ画像）として取り上げられています。

研究室を主宰されています松浦和則 教授から、稲葉先生について以下の人物評を頂いております。

それでは今回も、現場からのコメントをお楽しみ下さい！

我々が開発したペプチドを用いることで、タンパク質ナノチューブ「微小管」の中に緑色蛍光タンパク質GFPを入れることに成功しました。微小管は私たちの細胞内にも存在するナノチューブで、内径15 nm程度の「穴」を持っています。微小管は抗がん剤の標的やデバイス応用など多くの分野で注目を集めていますが、この穴はほとんど着目されてきませんでした。今回我々は、微小管内壁に結合するTau由来ペプチドTP[1]をGFPに連結することで、微小管内部へのGFPの導入にはじめて成功しました。面白いことに、TPを連結したGFP（TP-GFP）を内包した微小管は通常の微小管に比べて長く剛直で、モータータンパク質を固定した基板における運動速度が増加することが明らかとなりました。微小管の形成の促進、解離の阻害も見られ、GFPが裏打ちのような形で結合して微小管を安定化していると考えられます。本研究は微小管の「中」を理解して応用する第一歩となります。

正直なところ、この研究の基となった微小管内壁に結合するペプチドの開発の方が大変で、工夫が必要でした ^[1]。着任後、微小管について何もわからない０からのスタートで、そもそも微小管がうまくできないという初歩的なところから始めたのを覚えています。微小管内部への結合をどうやって調べるかも含め、当時の四年生と試行錯誤を繰り返していました。今回の研究は、「微小管の中に結合するペプチドが見つかったし、同じ方法でタンパク質でも入れてみよう」という単純な発想で始まりました。その時点ではGFPの内包により微小管が安定化することを予期していた訳ではなく、結果的に面白い現象が見つかった、という「驚き」をくれた点で愛着があります。

前述した先行研究で内包の方法については詳しく調べていたので、内包の実験自体はそれほど問題ありませんでした。ただ、GFPが微小管に結合しているかどうかは蛍光顕微鏡ですぐにわかりますが、実際に微小管の「中」に導入されているかどうかを確かめるのには苦労しました。色々な方法を試した結果、最終的には「抗GFP抗体が結合できない位置、すなわち微小管の内部にGFPは結合している」という間接的な方法で微小管への内包を示しています。このあたりはまだ改善の余地があると考えています。

私の研究のベースにあるのは「生体分子で面白いものを作りたい」というシンプルな考えです。生物はペプチドやタンパク質などの生体分子を用いて緻密な化学を展開しています。これら天然のお手本から学び、化学の力で手を加えて「いじる」ことで面白いものづくりをしていきたいと考えています^[2]。本研究で用いたペプチドでいえば、最近細胞内の微小管にも結合することがわかってきました ^[3] 。将来的に細胞内の微小管を好き勝手にいじって細胞自体の性質を変えることができるかもしれません。自分が設計した通り分子が動いてくれるのももちろん魅力的ですが、今回の研究のような予期せぬ発見も楽しみにして（見逃さずよう）研究を進めていきたいと思います。

私は期せずして研究場所やテーマを変えてきましたが、周りの人に比べて思うように成果が出せずに苦しんだ経験があります（今もですが、、）。それでもなんとかやってこられたのは、周りのサポートはもちろんですが、これまで世界になかった研究をしているという自分なりの自負（のようなもの）があったからです。他人は他人として、自分のテーマに責任とこだわりを持ってやっていればいつかいい目を見ることもある、と信じることが大事かと思います（自分にも言い聞かせています）。
最後に、日頃からご指導いただいている松浦教授、いつも共同研究でお世話になっている北海道大学のKabir特任助教、角五准教授、佐田教授、鳥取大学農学部の岩崎准教授に改めて感謝申し上げます。

1. H. Inaba, T. Yamamoto, A. M. R. Kabir, A. Kakugo, K. Sada, K. Matsuura, Chem. Eur. J. 2018, 24, 14958.
2. H. Inaba, K. Matsuura, Chem. Rec. 2019, 19, 843.
3. H. Inaba, T. Yamamoto, T. Iwasaki, A. M. R. Kabir, A. Kakugo, K. Sada, K. Matsuura, ACS Omega 2019, 4, 11245.