同義コドンがタンパク質主鎖コンフォメーションに与える影響の再評価 —— 厳密な統計検定による構造生物学パラダイムの再考 一、学術的背景と研究動機 分子生物学と構造生物学の分野では、コドン（codon）とタンパク質構造との関係が常に注目されてきました。伝統的な考え方では、タンパク質の一次構造（すなわちアミノ酸配列）がその立体構造（フォールディング）を決定し、遺伝暗号の「縮重性」により同じアミノ酸が複数の「同義コドン（synonymous codons）」でコードされることが可能です。1990年代末以降、同義コドンの使用傾向がmRNAスプライシング、翻訳速度制御、タンパク質の折り畳みダイナミクスなど、様々な生物学的プロセスと密接に関わることが多くの文献で確認されています。これらの知見は、分子生物...

一、研究背景と科学的重要性 常染色体優性多発性嚢胞腎（Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease, ADPKD）は、世界中で数百万人に影響を与えている一般的な単一遺伝子性腎疾患です。ADPKD は主に腎ポリシスチンファミリー（特に PKD1 および PKD2 遺伝子）がコードするチャネルサブユニットの変異によって引き起こされ、これらのタンパク質は腎集合管上皮細胞の一次繊毛（primary cilia）において、重要なイオンチャネルとしての役割を果たしています。 長年にわたり、ADPKD が「チャネルオパチー」（channelopathy）かつ「シリアパチー」（ciliopathy）であることは学界で認識されてきましたが、大多数の病因遺伝子変異がポ...

タンパク質キナーゼAによるクッシング症候群の代表的変異L205Rの分子動力学とアロステリックネットワーク調節機構の新解明 —— PNAS最新原著論文の解読 1. 研究背景および科学的課題 タンパク質キナーゼA（Protein Kinase A, PKA）は、細胞内の重要なシグナル伝達分子であり、リン酸化調節を通じて炎症、アポトーシス、細胞増殖、分化など多様な基本生命活動を調節しています。PKAは調節サブユニット（R）と触媒サブユニット（C）から構成され、非活性複合体（R2C2）として細胞内に静止状態で存在します。活性化の際は、Gタンパク質共役受容体のシグナルによってサイクリックAMP（cAMP）が増加し、cAMPがRサブユニットに結合、RとCが解離してCサブユニットが遊離され、タンパク質のリ...

神経伝達物質放出調節の新機構を解明：Munc13-1新規自己抑制構造とカルシウム調節作用に関する研究レビュー 一、学術的背景と研究の発端 ニューロン間のシグナル伝達は化学シナプスに依存しており、シナプス前終末の神経伝達物質は小胞のエクソサイトーシス（突触胞放出、synaptic exocytosis）によって正確に放出されます。そして、シナプス活動ゾーン（active zone, AZ）はこの過程の分子的基盤を形成しています。シナプス活動ゾーンのタンパク質複合体は、小胞のドッキング、プライミング、融合、および伝達物質放出の正確性を決定するだけでなく、神経可塑性など高度な神経機能にも中心的な役割を果たしています。 多数の突触放出調節分子の中でも、Munc13ファミリーのタンパク質（Munc13...

シミュレーションベース推論による単分子構造認識の加速 ――《amortized template matching of molecular conformations from cryoelectron microscopy images using simulation-based inference》研究ニュースレポート 研究背景と意義 分子生物学や構造生物学の分野において、生体高分子がどのように異なる構造（コンフォメーション）へと転換してその機能を発揮するかを理解することは、生命現象のメカニズムを解明する核心的な目標です。よく知られているように、タンパク質や核酸などの生体高分子は高度な柔軟性を持ち、細胞内で様々な構造間を絶えず再編成しています。そして、これら異なるコンフォメーションは...

光制御モーターと光漂白を窓口として細胞骨格アクティブマター・ネットワークの全体収縮と局所拡散を解明——原著論文「motor-driven microtubule diffusion in a photobleached dynamical coordinate system」の読み解き 学術研究の背景 アクティブマター（Active matter）システムは、近年の生物物理学および合成生物学における最先端トピックです。アクティブマターとは、エネルギーを消費し自身の運動や力発生に用いる「アクティブ成分」から構成されるシステムを指し、たとえば分子モーター（molecular motors）や細胞骨格（cytoskeleton）繊維などが挙げられます。アクティブマターシステムは生物体内で広く存在し...