相分離生物学の基礎と創薬への応用に向けた先駆的研究事例/展開

細胞内におけるタンパク質の機能は、液-液相分離 (LLPS) によって制御される場合があることが分かってきました。現在の生命科学では、分子を特定して機能を推測するだけでなく、LLPSと関連づけて理解する流れが定着しつつあります。本講座では、生命科学に起きているこのパラダイムシフトを俯瞰し、今後の展開を考えるための視点を共有します。 　相分離生物学と呼べるこの分野の誕生の経緯から、最近の重要トピック、基礎原理、試験管内での再現例までを体系的に紹介します。さらに、創薬への応用に向けた先駆的研究事例も取り上げ、最新動向を解説します。最後に、構造生物学から相分離生物学へと至る研究史を概観し、近年タンパク質研究に変革をもたらしているAI技術のインパクトについても紹介します。 　相分離生物学に関心があり、全体像をまとめて把握したい方に向けて、発見の経緯から最新トピックまでを整理してお話しします。教科書『相分離生物学』や専門書『相分離生物学の全貌』を土台に、重要な原著論文も参照しながら、この分野の大きな流れと現在地を解説します。また、分子に焦点を当てた従来の見方だけでは解決が難しい課題に対し、LLPSという新しい視点をどのように適用し、問題解決へ近づけるかという考え方を紹介します。

1. はじめに:相分離生物学とは
   1. オルガネラと非膜オルガネラ
   2. 液-液相分離による液滴の特徴
   3. 相分離生物学の位置付け
2. タンパク質の液-液相分離
   1. 身近なタンパク質でのLLPSの再現
   2. 液滴から凝集体への成熟
   3. 相図から考えるLLPSの原理
   4. 多相液滴
   5. 液滴を証明する技術
3. 細胞内LLPSの多様な機能
   1. スーパーエンハンサー
   2. ヘテロクロマチンとユークロマチン
   3. ヌクレオソーム
   4. ヘキサンジオール
   5. 自然免疫の応答
   6. 分子が存在すると機能する?
   7. 翻訳後修飾の真の役割
   8. 新型コロナウイルスとLLPS
   9. 炭酸固定
   10. プリオン
4. 代謝と酵素
   1. 代謝マップ
   2. なぜ酵素反応は混戦しないのか?
   3. メタボロン
   4. G-body
5. 酵素本来の活性を引き出す
   1. LLPSによる酵素活性化のメカニズム
   2. 乳酸酸化酵素の液滴と2桁の活性化
   3. 酵素液滴の内部の粘度
   4. 酵素の実験系
   5. コスモトロープ
   6. 高分子電解質
   7. アミン化合物
6. 創薬への新しいアプローチ
   1. 分子標的薬
   2. 相分離液滴の分子選択性
   3. 抗がん剤の取り込み
   4. 乳がんの新しいターゲット
   5. 抗生物質の取り込み
   6. 天然変性タンパク質がターゲットに
   7. 低分子の溶解度予測
   8. 病原性ミスセンス変異
7. アミロイド
   1. 難航するアルツハイマー薬開発
   2. 液滴を介したアミロイド形成
   3. やわらかい凝集体と毒性
   4. 液滴にも含まれるクロスβ
   5. 界面でのFUSのアミロイド形成
   6. 脂質界面でのAβのアミロイド形成
   7. 水性二相溶液界面でのアミロイド形成
8. 歴史:構造生物学から相分離生物学へ
   1. X線結晶構造解析
   2. 構造生物学の到達点
   3. プロテインデータバンク
   4. 人プロテオームの天然変性タンパク質
   5. P顆粒は液体の性質を持つ
   6. 多価相互作用と相分離
   7. RNA結合タンパク質のゲル化
   8. RNAの相分離
9. 人工知能とタンパク質研究
   1. 2024年のノーベル化学賞
   2. AlphaFold2の誕生
   3. アンフィンセンのドグマ
   4. 人工タンパク質の設計例
   5. AlphaFoldデータベース
   6. 相互作用を予測するAlphaFold3
   7. 逆フォールディング問題の解決へ
   8. 酵素の完全設計へ
10. ポスト相分離生物学に向けて
    1. 「溶ける」という現象とは?
    2. ATPと病的タンパク質の液滴
    3. ハイドロトロープと低分子の役割
    4. 天然深共晶溶媒
    5. ポスト相分離生物学へ
• 質疑応答