明治大学の教授陣が社会のあらゆるテーマと向き合う、大学独自の情報発信サイト

体に効く薬とはタンパク質に効く薬

光武 亜代理 光武 亜代理 明治大学 理工学部 准教授

細胞に作用する膜タンパク質の動きを再現する

例えば、細胞を覆う生体膜のあちこちには膜タンパク質というものが埋め込まれています。この膜タンパク質は、その細胞内と細胞外との情報伝達や物質輸送などに関わる、非常に重要な機能を担っています。

すなわち、低分子やイオンなど、細胞に向かって来たものすべてと結合するわけではなく、特定のものに対してだけ結合するのです。すると、膜タンパク質は構造変化し、細胞内の別のタンパク質と結合するようになるなどの現象を起こします。それによって細胞に様々な作用を及ぼすのです。

つまり、膜タンパク質と結合するのはどういう低分子であり、それによって起こる膜タンパク質の構造変化が細胞にどういった作用を及ぼすのかがわかれば、細胞を思った状態に変化させる低分子を開発することができるようにもなるわけです。

この、特定の低分子と結合して細胞に作用する膜タンパク質の一つにGタンパク質共役受容体(GPCR)があり、最近では、創薬におけるターゲットとなっています。すなわち、狙ったGPCRを発動させる特定の低分子を送り込めれば、それが効果的な薬ということになるわけです。

もちろん、製薬企業はゼロから創薬するわけではなく、この低分子に関する膨大なデータベースを持っていて、それを基に開発を進めます。

最近では、X線結晶解析や電子顕微鏡の性能も非常に向上しており、タンパク質の構造やGPCRの作用の状態の構造なども実際に確認することができるようになっています。これらの構造はPDBデータバンクで公開されており、誰でも利用できます。しかし、これらの構造は静止画に対応します。分子シミュレーションでは、これらの構造を初期構造として、原子レベルでタンパク質の動きの情報を得ることができます。

私たちは、基本となるデータをもらい、それをベースにシミュレーションすることで、実験では追い切れない分子の動きを再現したり、また、タンパク質は、一部のアミノ酸を変えるだけで安定性が向上したり機能が変わったりするので、よりGPCRが安定化するアミノ酸置換の提案や、活性構造という構造をとりやすいアミノ酸置換の提案を行なっていくことを目指しています。

実際には、膜タンパク質のシミュレーションは、タンパク質だけでなく、生体膜である脂質や水分子などのセットアップもする必要があり、複雑な系になります。また、シミュレーション時間もマイクロ秒程度なので、どこまで応用に役に立てるかは難しいところもあるのですが、一歩一歩進めています。

IT・科学の関連記事

気候変動を起こす人の営みを変えるために必要な知恵とは

2021.8.5

気候変動を起こす人の営みを変えるために必要な知恵とは

  • 明治大学 農学部 専任講師
  • 矢﨑 友嗣
がんを分子レベルで早期診断するシステム開発が始まっている

2021.5.19

がんを分子レベルで早期診断するシステム開発が始まっている

  • 明治大学 理工学部 教授
  • 石原 康利
先端医療に貢献するものづくりは、汗の結晶!?

2021.3.31

先端医療に貢献するものづくりは、汗の結晶!?

  • 明治大学 理工学部 准教授
  • 工藤 寛之
デジタル機器に欠かせない透明導電膜の作製技術を自然界に学ぶ

2021.3.17

デジタル機器に欠かせない透明導電膜の作製技術を自然界に学ぶ

  • 明治大学 理工学部 専任講師
  • 我田 元
ストレスから救ってくれるのは、老化の主犯の活性酸素!?

2021.2.24

ストレスから救ってくれるのは、老化の主犯の活性酸素!?

  • 明治大学 農学部 准教授
  • 安保 充

新着記事

2021.09.16

挑戦することで自らも社会も“進化”させよう

2021.09.15

プロ野球の熱狂は人になにをもたらすのか

2021.09.09

人生を通して、夢中になるものを見つけよう

2021.09.08

音楽が魅力的で面白いのは、音楽は複数形だから

2021.09.07

哲学の世界観に触れ、発想の引き出しを増やそう

人気記事ランキング

1

2021.09.15

プロ野球の熱狂は人になにをもたらすのか

2

2020.04.01

歴史を紐解くと見えてくる、台湾の親日の複雑な思い

3

2019.07.31

万葉集に由来する「令和」に込められた、時代にふさわしい願い

4

2021.09.08

音楽が魅力的で面白いのは、音楽は複数形だから

5

2018.06.06

グロテスクを含み、周囲を侵食する「かわいい」は、日本の美意識の…

リレーコラム