細胞構造生物学研究チーム|理化学研究所 生命機能科学研究センター(BDR)

細胞構造生物学研究チーム

チームリーダー

木川 隆則D. Sci.

  • 拠点:横浜
  • E-mail:kigawa[at]riken.jp[at]を@に変えてください

細胞環境における生命分子のかたちや動きから生命現象を知り新たなテクノロジーを生み出す

研究内容

生命機能の担い手であるタンパク質などの生命分子が実際に働く場である細胞は、多種類の分子が高過密に充填されているとともに、細胞膜や細胞内小器官などにより分子の動きが制限されているなかで、様々な分子が協調して働く動的な環境となっています。近年、この細胞環境にある生命分子のかたち(立体構造)やその動的な振る舞い(動態)が、試験管内とは異なる例が見出されたことにより、細胞のなかでの分子の構造や動態を直接知ることが重要な課題となりました。本研究チームでは、主にNMR法と情報科学を駆使した解析により、細胞環境での分子構造動態を明らかにすることにより、生きた細胞における生命現象を詳細に理解することを目指しています。また、細胞環境にある分子のNMR計測は感度や分解能が著しく劣るため、これら問題を解決するための試料調製、安定同位体標識、NMR測定、およびデータ解析に関する技術の開発や高度化も進めています。さらに、得られた知見に基づいて、例えば細胞内のエネルギー産生メカニズムを活用したバイオ発電技術の開発など、生命の機能を活用した新たな技術を生み出すことにも挑戦しています。

細胞環境での分子構造動態

符号化標識法 (SiCode)

バイオ発電技術 バイオ燃料電池

研究テーマ

  • NMR法を用いた細胞環境における生体分子の解析
  • 情報科学手法を活用したNMR技術の開発
  • 無細胞タンパク質合成技術を用いた安定同位体標識技術の開発
  • 生体機能を活用したバイオ発電技術の開発

主要論文

  • Inomata K, Kamoshida H, Ikari M, et al.
    Impact of cellular health conditions on the protein folding state in mammalian cells
    Chemical Communications (Cambridge) 53(81). 11245-11248 (2017) doi: 10.1039/c7cc06004a
  • Kigawa T.
    Advances in stable isotope assisted labeling strategies with information science
    Archives of Biochemistry and Biophysics 628. 17-23 (2017) doi:10.1016/j.abb.2017.06.014
  • Kasai T, Nagata K, Okada M, Kigawa T.
    NMR spectral analysis using prior knowledge
    Journal of Physics: Conference Series 699(1). 012003 (2016) doi:10.1088/1742-6596/699/1/012003
  • Okamura H, Nishimura H, Nagata T, et al.
    Accurate and molecular-size-tolerant NMR quantitation of diverse components in solution
    Scientific Reports 6. 21742 (2016) doi:10.1038/srep21742
  • Shigeno-Nakazawa Y, Kasai T, Ki S, et al.
    A pre-metazoan origin of the CRK gene family and co-opted signaling network
    Scientific Reports 6. 34349 (2016) doi:10.1038/srep34349
  • Kasai T, Koshiba S, Yokoyama J, Kigawa T.
    Stable isotope labeling strategy based on coding theory
    Journal of Biomolecular NMR 63(2). 213-221 (2015) doi:10.1007/s10858-015-9978-8
  • Harada R, Tochio N, Kigawa T, et al.
    Reduced native state stability in crowded cellular environment due to protein-protein interactions
    Journal of the American Chemical Society 135(9). 3696-3701 (2013) doi:10.1021/ja3126992
  • Matsuda T, Furumoto S, Higuchi K, et al.
    Rapid biochemical synthesis of C-11-labeled single chain variable fragment antibody for immuno-PET by cell-free protein synthesis
    Bioorganic & Medicinal Chemistry 20(22). 6579-6582 (2012) doi:10.1016/j.bmc.2012.09.038
  • Akama S, Yamamura M, Kigawa T.
    A Multiphysics Model of In Vitro Transcription Coupling Enzymatic Reaction and Precipitation Formation
    Biophysical Journal 102(2). 221-230 (2012) doi:10.1016/j.bpj.2011.12.014
  • Yokoyama J, Matsuda T, Koshiba S, et al.
    A practical method for cell-free protein synthesis to avoid stable isotope scrambling and dilution
    Analytical Biochemistry 411(2). 223-229 (2011) doi:10.1016/j.ab.2011.01.017

研究者 Q & A

Q研究を通して究極的に何を知りたいですか?

なぜ複雑な生命システムが破綻しないか?

Q研究の最大の魅力は何ですか?

新しいものごとがわかった時の喜び

Q研究以外の興味や趣味はありますか?

音楽、モータースポーツ