単粒子冷凍電子顕微鏡における優先配向問題の克服：深層学習による革新的解決法 背景紹介 近年、単粒子冷凍電子顕微鏡（Single-Particle Cryo-EM）技術は、生体高分子を天然状態に近い条件下で原子分解能で解析できることから、構造生物学のコア技術として確立されました。しかし、実際の応用では、「優先配向」（Preferred Orientation）という技術的な壁に直面することが多いです。この問題の主な原因は、生体分子が冷凍電子顕微鏡のグリッド上で均等に分布せず、特定の方向のデータ収集が不十分になることです。この配向偏差は通常、試料調製プロセス中に分子が空気-水界面（Air-Water Interface, AWI）またはサポート膜-水界面との相互作用によって引き起こされます。 優...

単分子光学トラップ技術が小分子活性剤とPR65タンパク質の結合メカニズムを解明 学術背景 タンパク質ホスファターゼ2A（PP2A）は、重要な細胞シグナル調節酵素であり、その機能不全は多くのがんおよび慢性疾患（アルツハイマー病や慢性閉塞性肺疾患など）と密接に関連しています。そのため、PP2Aの再活性化はこれらの疾患に対する治療戦略として重要とされています。近年、小分子活性剤（SMAPs）が開発され、PP2Aの足場サブユニットPR65に直接結合し、その機能を回復させることが報告されています。しかし、PR65と小分子活性剤の結合メカニズムおよびタンパク質構造への影響は明確ではありません。この問題を解決するため、研究者たちは単分子光学トラップ技術（NOTs）と分子動力学シミュレーション（MD）を活用...

ヒト脳内のGABAA受容体構造の解明：画期的な研究 学術的背景 GABAA受容体（γ-アミノ酪酸A型受容体）は、脳内で最も重要な抑制性神経伝達物質受容体の一つであり、ニューロンの高速な抑制性シグナル伝達を調節しています。これらの受容体は、てんかん、不安、うつ病、不眠症などの疾患の治療における重要な薬物ターゲットであるだけでなく、麻酔薬の作用機序の研究にも広く利用されています。GABAA受容体は19種類の異なるサブユニットから構成され、五量体のリガンド作動性イオンチャネルを形成します。これまでの研究では、組換え発現やマウスモデルを用いてGABAA受容体の構造と機能の一部が明らかにされてきましたが、ヒト脳内の天然GABAA受容体のサブユニット組成と三次元構造は依然として不明でした。特に、ヒト脳内...

振動性経頭蓋電気刺激と光幻覚知覚の定量的特徴に関する研究 背景紹介 光幻覚（phosphene）とは、外部の視覚刺激がないにもかかわらず、光点を感知する現象です。この現象は、視覚神経科学や意識研究において重要な意義を持ちます。なぜなら、脳が神経活動と知覚内容をどのように結びつけるかを理解するのに役立つからです。過去の研究では、視覚皮質への直接的な電気刺激や経頭蓋磁気刺激（TMS）を適用することで光幻覚を誘発できることが示されています。近年、経頭蓋交流電気刺激（transcranial alternating current stimulation, TACS）も光幻覚を引き起こすことが証明されていますが、その背後にあるメカニズムはまだ明確ではありません。TACSは電場のリズミックな変化と極性...

外泌体を肺癌の精密診断のバイオマーカーとして 学術的背景 肺癌は、世界中のがん関連死亡の主要な原因の一つであり、特に非小細胞肺癌（NSCLC）と小細胞肺癌（SCLC）の早期診断と精密治療は依然として大きな課題を抱えています。従来の組織生検は肺癌診断の「ゴールドスタンダード」とされていますが、その侵襲性、時間のかかるプロセス、および高コストが早期診断における応用を制限しています。近年、液体生検（liquid biopsy）は非侵襲的な診断方法として注目を集めており、血液などの体液中の循環腫瘍細胞（CTCs）、循環腫瘍DNA（ctDNA）、および外泌体（extracellular vesicles, EVs）などのバイオマーカーを分析することで、肺癌の早期診断と精密治療に新たな可能性を提供してい...