研究・分野紹介 分子構造解析学
タンパク質を“見て操り”
自然からクスリの種を“探し育てる”
分野概要
本分野は、生薬・天然資源学研究室と薬品分析化学研究室から構成されています。
生薬・天然資源学研究室では、天然資源、生薬、微生物を主な対象とし、有効成分や生物活性物質の探索、作用機構の解明、モデル生物を用いた機能評価を通じて、新たな創薬シーズの創出を目指しています。一方、薬品分析化学研究室では、核酸や膜タンパク質などの生命分子を対象に、分子構造科学的手法を用いて構造と機能の関係を解析し、生命現象の分子基盤や創薬応用につながる基礎研究を展開しています。
教員紹介
研究概要
| 研究テーマ |
|---|
| 1. 標的スクリーニングによる新しい天然医薬シーズの探索 |
| 2. 天然物由来の医薬品シード化合物の発見と良質な漢方製剤の供給に繋がる栽培法の最適化 |
| 3. 立体構造に基づく生命現象の解明と薬学領域への展開 |
| 4. 難培養性微生物からの医薬品シード化合物探索 |
1. 標的スクリーニングによる新しい天然医薬シーズの探索
研究基盤は、薬用植物、微生物、海洋生物など多様な天然素材を対象とし、医薬品開発につながる有望な創薬シーズの探索にあります。生物活性スクリーニングを指標として、有効成分の抽出・分離・精製を行い、NMRや質量分析（MS）などの先端分析機器を用いて化学構造を精密に解析します。さらに、得られた化合物については、生物活性評価に加え、化学構造の確証や構造活性相関の解明を目的とした化学合成にも取り組みます。これらの研究を通じて、基礎から応用に至る一貫した天然物創薬研究を推進しています。
2. 天然物由来の医薬品シード化合物の発見と良質な漢方製剤の供給に繋がる栽培法の最適化
天然物は古くから人類の生活や医療を支えてきた重要な資源であり、現在使用されている医薬品の多くも天然物を起源としています。漢方薬の素材の生薬などの天然物から医薬品の候補となる成分を見いだし、その有効性や作用を科学的に解明することで、医薬品やサプリメントとしての応用を目指しています。
近年、資源の枯渇や地球温暖化の影響により薬用植物の安定供給が課題となっているため、栽培条件の最適化に関する研究も行っています。これらの研究を通じて、人々の健康維持・増進に貢献することを目的としています。
3. 立体構造に基づく生命現象の解明と薬学領域への展開
分子の立体構造を明らかにすることは、科学の基本的な工程です。また、立体構造情報が得られることで、これまでの知見を覆したり、新たな研究領域へと発展するきっかけとなったりした例の枚挙にいとまがりません。
対象となる分子に制限がなく高精度の立体構造が得られるＸ線結晶構造解析法により、巨大な膜タンパク質複合体から、医薬品の基盤となる有機化合物まで幅広い分子を研究対象としています。今後は、2017年と2024年にそれぞれノーベル賞を受賞したクライオ電子顕微鏡法、人工知能（AI）を使った立体構造予測法などの最先端の手法も導入し、多様な分子の立体構造を明らかにしていきます。
4. 難培養性微生物からの医薬品シード化合物探索
これまで薬のもとになる物質の探索では、培養が難しい微生物はほとんど研究されてきませんでした。こうした「難培養性微生物」に注目し、天然由来の生物活性物質を見つける研究を行っています。独自に開発した培養器具（写真）を用いて、自然に近い環境で微生物を育てることで、新しい特徴をもつ微生物を分離・収集しています。
分離した微生物については、遺伝子配列解析を行い、必要に応じて全ゲノム解析を実施します。さらに、微生物培養液から抽出した成分について抗がん作用や抗菌作用などの生物活性評価を行い、活性を示した化合物の構造解析を進めます。
