学術的背景 走化性（chemotaxis）は、細胞や微生物が化学勾配に沿って方向性を持って移動する重要な行動であり、免疫反応、創傷治癒、病原体感染などの生理的プロセスで重要な役割を果たします。しかし、細胞が複雑な勾配環境で最適な運動モード（例えば偽足分裂やde novo形成）をどのように選択するかはまだ不明です。従来のモデルでは、細胞はグローバルな勾配感知（global gradient sensing）によってナビゲーションを行うと仮定されていましたが、このメカニズムは浅い勾配（shallow gradients）や動的な環境では非効率である可能性があります。 本研究は、アメーバ様細胞（例えば*Dictyostelium discoideum*）の偽足（pseudopod）ダイナミクスに焦...
学術的背景 RNAは遺伝情報のキャリアおよび機能分子として長らく「創薬不可能」なターゲットと見なされてきた。近年、RNA構造生物学の理解が深まるにつれ、科学者らはRNAを標的とする低分子薬の開発を探求し始めた。しかし、この分野には三大核心的課題が存在する：(1)体系的なRNA-リガンド認識原理の不足；(2)大型RNA-低分子複合体の高分解能構造解析の困難；(3)機能性RNAリガンドのスクリーニング手法の限界。 本研究は真菌病原体に広く存在するgroup I intron（I型イントロン）という特殊なRNA構造を対象に、ハイスループットスクリーニング、薬剤化学、クライオ電子顕微鏡技術を統合し、大型触媒RNAに対するデノボリガンド設計と高分解能構造解析を初めて実現した。本成果はRNA標的薬開発に...
学術的背景 タンパク質恒常性（プロテオスタシス）は細胞の正常な機能維持の中核的メカニズムであり、ユビキチン-プロテアソームシステム（Ubiquitin-Proteasome System, UPS）は異常タンパク質の約80%を分解する役割を担っている。従来の認識では、タンパク質はユビキチン化標識を必要とすると考えられてきた。しかし近年の研究で、EGR1やFOSBなどの転写因子がユビキチン化に依存せず直接分解される現象が発見され、これがリンパ球の発生や悪性腫瘍と密接に関連することが明らかとなった。特にMidnolinタンパク質はこの過程を仲介する鍵因子として同定されたが、その構造的基盤と分子メカニズムは長らく不明であった。 本研究はUT Southwestern Medical Centerの...
学術的背景 Gタンパク質共役型受容体（GPCRs）はヒト体内で最大の膜タンパク質ファミリーであり、異質三量体Gタンパク質（Gα、Gβγサブユニットで構成）を介して細胞外シグナルを伝達する。Gタンパク質は分子スイッチとして機能し、その活性状態はGTP/GDPサイクルによって調節される： - 不活性状態：GαがGDPと結合し、Gβγと安定な複合体を形成 - 活性状態：GPCRがGDP放出を促進した後、GαがGTPと結合し、Gβγから解離 長年、Gタンパク質シグナルを特異的に阻害するツールは不足していた。天然環状ペプチドFR900359（FR）とYM-254890（YM）はGq/11サブファミリーを効率的に阻害するが、その分子メカニズムは完全には解明されていなかった。従来の見解では、これらはGαの...
一、研究背景 減数分裂（meiosis）は真核生物の有性生殖の中核プロセスであり、相同染色体の対合（pairing）、シナプシス（synapsis）、交叉（crossover）を介して半数体の配偶子を生成する。倍数化（polyploidy）は植物進化の重要な駆動力であるが、追加された染色体コピーは減数分裂の鍵となるステップを妨害し、不妊やゲノム不安定性を引き起こす。核心的な科学課題：新たに形成された倍数体（neo-polyploid）はどのように進化的に減数分裂の安定性を回復するか？これまでの研究で、確立された同質四倍体（established autotetraploid）は新規誘導四倍体（neo-tetraploid）に比べて減数分裂がより安定していることが示されていたが、その分子メカニ...
学術的背景 微生物群集（microbiome）は地球上で最も多様性に富んだ生態系の一つであり、数百種類の機能的な微生物群集が複雑な資源交換ネットワークを通じて相互作用しています。しかし、長年未解決の核心的な疑問は、この驚異的な多様性がどのように種間の代謝相互作用によって維持されているかということです。特に、クロスフィーディング（cross-feeding）——微生物が代謝副産物を相互に供給するメカニズム——が主要な駆動因子と考えられていますが、そのネットワーク構造が群集の安定性に与える影響は未解明でした。 従来の生態学理論（例えばMayの複雑性-安定性理論）では、微生物群集の高い多様性維持メカニズムを説明することが困難でした。さらに、微生物培養実験でよく見られる「自然の多様性の大部分が実験室...
学術的背景 触覚は人間が最初に発達させる感覚の一つであり、心身の健康に不可欠である。しかし、仮想通信が普及する現代では、遠隔交流における触覚相互作用の欠如が不安や孤独感などの心理的問題を引き起こす可能性がある。従来の研究では、触覚が効果的に感情を伝達できる（例えば、撫でることで愛情を、叩くことで怒りを伝える）ことが示されているが、そのメカニズムは聴覚などのクロスモーダルな方法による遠隔伝達には至っていない。 本研究は社会的触覚（social touch）と運動の音響化（movement sonification）分野の最先端の成果を組み合わせ、「オーディオタッチ（audio-touch）」技術を提案し、以下の問題の解決を目指す： 1. 触覚相互作用の物理的特徴（力、速度など）は音を通じて正確...
学術的背景 化学療法耐性はがん治療における主要な課題の一つである。従来の研究は生化学的メカニズム（薬物排出ポンプ、DNA修復など）に焦点を当ててきたが、近年、生物力学的要因が腫瘍進行と耐性に及ぼす影響が注目されている。既存研究では、がん幹細胞（CSCs）や転移性がん細胞はより強い収縮力を示すことが報告されているが、収縮力と化学療法感受性の正確な関係には議論があった。本研究は初めて、細胞間の機械力伝達がNotch-MVPシグナル経路を介して核内薬物排出を制御する分子メカニズムを体系的に解明し、がん「力学治療」（mechanotherapeutics）の新たな標的を提示した。 論文の出典 本論文はThe Hong Kong Polytechnic University Shenzhen Rese...
一、研究背景 パーキンソン病関連タンパク質PARK7/DJ-1（以下PARK7）は、神経変性疾患、がん、炎症など多様な病理状態で重要な役割を果たす多機能タンパク質である。従来型のN末端シグナルペプチドを欠いているにもかかわらず、ストレス条件下で細胞外に分泌され、様々な疾患患者の脳脊髄液や血液中でその分泌量が顕著に上昇することが確認されている。しかし、PARK7の非古典的分泌の具体的なメカニズムは長年不明であった。 先行研究では、6-ヒドロキシドーパミン（6-OHDA）誘導性の酸化ストレスがオートファジー経路を介してPARK7分泌を促進することが示されたが、この過程における以下の核心的な問題は未解決だった： 1. 酸化ストレス条件下でPARK7が分子シャペロン介導性オートファジー（CMA）経路...
学術的背景 生物分子凝集体（biomolecular condensates）は、細胞内で液-液相分離（LLPS）によって形成される膜のない細胞小器官であり、遺伝子発現やシグナル伝達などの重要な生物学的プロセスにおいて重要な役割を果たします。しかし、従来のイメージング技術の限界により、凝集体内部の高解像度構造情報は長らく欠如しており、その機能メカニズムの深い理解を妨げてきました。染色質（chromatin）は真核生物の細胞核内で遺伝物質を組織化する主要な形態であり、その動的な凝集と解離のプロセスは遺伝子調節に直接影響を与えますが、染色質凝集体の微細構造と分子配列の規則性は依然として不明な点が多いです。 本研究はMichael K. Rosenチームが主導し、以下の重要な課題に取り組みました：...