学術的背景 水素化分解反応（hydrogenolysis）は、分子水素の添加によって化学結合を切断する基礎的な化学反応であり、バイオマスや石油などの原料を高価値の化学品や燃料にアップグレードするために広く応用されています。さらに、水素化分解反応は、製薬や精密化学工業においても、複雑な分子構造を合成するための重要なツールです。しかし、従来の水素化分解反応は、高温高圧条件下での不均一触媒に依存しており、その選択性は限られています。近年、均一触媒は、より温和な条件下で高い選択性を提供する有望な代替方法として注目されています。それにもかかわらず、炭素-ハロゲン結合（C-X結合）の均一水素化分解反応、特にトリチウム化（tritiation）や重水素化（deuteration）反応は、まだ解決されていな...

学術的背景 前立腺癌（Prostate Cancer, PCA）は男性において最も一般的な悪性腫瘍の一つであり、特に西洋諸国では男性の癌関連死の第二大原因となっています。アンドロゲンシグナル療法は初期の前立腺癌治療に有効ですが、ほとんどの患者は最終的に再発し、現在のところ根治的な治療法はありません。そのため、新しい治療ターゲットと薬剤の探索が現在の研究の焦点となっています。RNA編集酵素ADAR1（Adenosine Deaminase Acting on RNA 1）は、さまざまな癌において癌促進作用を持つことが発見されていますが、前立腺癌における具体的な機能と潜在的な治療価値はまだ十分に探求されていません。本研究は、ADAR1が前立腺癌において果たす重要な役割を明らかにし、効果的な小分子...

学術的背景 Gタンパク質共役受容体（GPCRs）は、ヒトの細胞表面で最も豊富な受容体ファミリーであり、FDA承認薬物の中で最も一般的なターゲットです。GPCRsは、疼痛、糖尿病、心血管疾患、がんなど、さまざまな疾患の治療において重要な役割を果たしています。しかし、GPCRsの薬物開発には多くの課題があり、特に受容体サブタイプの選択性とターゲットおよび非ターゲット副作用の制御が問題となっています。従来のオーソステリックリガンド（orthosteric ligands）ではこれらの問題を解決することが難しいため、オーソステリックポケット外に作用するアロステリック調節剤（allosteric modulators）の開発が有望な戦略として注目されています。アロステリック調節剤は、内因性リガンドのシ...

近年、ヒト腸内細菌叢（Human Gut Microbiota, HGM）が薬物や栄養素の代謝において重要な役割を果たすことが認識されるようになってきました。腸内細菌叢は、経口薬の生物学的利用能に影響を与えるだけでなく、その代謝酵素を介して薬物や生物活性分子の生体変換（biotransformation）に関与し、薬物の薬物動態や薬力学特性に影響を及ぼします。しかし、腸内細菌叢の複雑さや個人間の差異により、特定の微生物が薬物や栄養素の代謝に果たす具体的な役割を特定することは依然として大きな課題です。この問題を解決するため、研究者たちはGutBugDBを開発しました。これは、ヒト腸内細菌叢が媒介する生物および異生物質（xenobiotic）分子の生体変換を予測するためのオープンアクセスのデジタ...

学術的背景 薬物-ターゲット相互作用（Drug-Target Interaction, DTI）の予測は、薬物発見における重要なプロセスであり、実験スクリーニングのコストと時間を大幅に削減することができます。しかし、深層学習技術がDTI予測の精度を向上させたにもかかわらず、既存の方法は依然として2つの大きな課題に直面しています：汎化能力の不足とサブポケットレベルの相互作用の無視です。まず、既存のモデルは未知のタンパク質やクロスドメイン設定において性能が著しく低下します。次に、現在の分子関係学習は、サブポケットレベルの相互作用をしばしば無視しており、これらの相互作用は結合部位の詳細を理解する上で重要です。これらの課題を解決するために、研究者はSP-DTIという新しいモデルを提案し、サブポケット...

新型エンドサイトーシス阻害剤がHIV-1 Tatタンパク質の神経細胞への侵入をブロック 学術的背景 HIV-1（ヒト免疫不全ウイルス1型）感染は、免疫系の機能低下だけでなく、神経認知障害（HIV-associated neurocognitive disorders, HAND）とも密接に関連しています。抗レトロウイルス療法（combined antiretroviral therapy, cART）によりHIV感染者の生存率は大幅に改善しましたが、HIV-1は依然として感染者体内に持続し、約3分の1の患者に神経認知障害を引き起こします。HIV-1の神経毒性は主にウイルスタンパク質Tat（transactivation of transcription protein）と関連しており、Tat...

研究背景と問題提起 遺伝性葉酸吸収不良 (Hereditary Folate Malabsorption, HFM) は、腸管での葉酸の吸収障害および脳脊髄液中での葉酸輸送の阻害を主な特徴とする希少な常染色体劣性遺伝病です。この疾患は、プロトン結合葉酸輸送体（Proton-Coupled Folate Transporter, PCFT-SLC46A1）をコードする遺伝子に機能喪失変異が生じることで引き起こされます。これらの変異がPCFTの構造と機能に及ぼす影響を理解することは、HFMの病理メカニズムを解明するために極めて重要です。 近年、鶏由来PCFT（Gallus Gallus PCFT, GPCFT）の高解像度構造が冷凍電子顕微鏡技術によって取得され、これは人間のPCFT（Human ...

神経変性疾患における鉄およびその他の金属イオンの恒常性と代謝 学術的背景 神経変性疾患（パーキンソン病、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、ハンチントン病など）は、ニューロンの死と機能喪失を伴い、認知、運動、感覚機能が徐々に低下します。鉄、マンガン、銅、亜鉛などの金属イオンは、中枢神経系の様々な生理過程で重要な役割を果たし、エネルギー代謝、タンパク質合成、DNA複製、膜タンパク質の構築、ミエリンや神経伝達物質の合成などに関与しています。しかし、これらの金属イオンの恒常性が破れると、過剰でも不足でもニューロンに有害な影響を与え、酸化ストレス、フェロプトーシス、カップロプトーシス、細胞老化、または神経炎症などのプロセスを引き起こし、神経変性疾患の進行を促進します。 1924年に初めてパーキンソ...

近年、世界的な薬物乱用、特にオピオイドの乱用の増加に伴い、科学者たちはこれらの薬物の神経行動学的影響にますます注目しています。その中でも、ブプレノルフィン（Buprenorphine）はオピオイド系薬物として、オピオイド依存症の治療に広く使用されています。しかし、ブプレノルフィンは鎮痛や依存症治療の効果だけでなく、不安症状に対して一定の臨床的管理効果があるとも報告されています。ただし、不安は人間において非常に普遍的な疾患である一方、潜在的な心理的構築として直接測定することが難しいため、特に動物モデルではその評価が困難です。そこで、本研究では、機械学習技術と確認的因子分析（Confirmatory Factor Analysis, CFA）を組み合わせて、ブプレノルフィンがC57BL/6Jマウ...

新型PI3Kα阻害剤の研究と開発：分子ハイブリダイゼーション技術が肺癌治療に新たなブレークスルーをもたらす 学術的背景 がん、特に非小細胞肺癌（NSCLC）は、世界的に見て2番目に死亡率の高い疾患です。現在、化学療法が主要な治療手段ですが、そのターゲティングの欠如により、重篤な副作用が伴うことが多くあります。そのため、効率的で毒性の低い新たな抗がん剤の開発が切実に求められています。ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ（PI3K）は、細胞の成長、増殖、生存に重要な役割を果たしており、特にそのαサブタイプ（PI3Kα）の異常な活性化は、様々ながんの進行と密接に関連しています。PI3Kαの選択的阻害は、近年の研究の焦点となっていますが、現在臨床で使用されているPI3Kα阻害剤（例：Alpelis...