生命活動を支えるタンパク質は、それぞれが独自の“かたち”をもち、その立体構造によって働きが決まります。現在では、X線結晶構造解析やクライオ電子顕微鏡などの技術によって、これらの精密な構造を“見る”ことが可能になっています。この講義では、ナノスケールの分子の世界を「構造生物学」の視点から読み解き、タンパク質のかたちと機能の関係について紹介します。

また近年は、自然界に存在しない新しいタンパク質を“創り出す”ために、計算機やAIを用いたタンパク質の設計技術が急速に発展しています。2024年のノーベル化学賞では、計算機によるタンパク質の立体構造予測や設計技術が受賞しました。こうした最先端の成果にも触れながら、「タンパク質のかたちを見る・かたちを創る」ことが、生命科学や医療の進展にどうつながっているのかを、高校生の皆さんに向けて図や構造モデルを交えながら、分かりやすく解説します。この出張講義を通して、構造生物学の魅力と可能性を感じてもらえることを目指します。

鎌田 健一

図１　タンパク質の結晶（左）と電子顕微鏡によるタンパク質の画像（右） 図２　結晶や電子顕微鏡のデータを解析してタンパク質のモデルを構築する