揺らぎが機能を決める生命分子の科学（寺嶋 正秀）

研究領域名

揺らぎが機能を決める生命分子の科学

研究期間

平成20年度～平成24年度

領域代表者

寺嶋  正秀（京都大学･大学院理学研究科･教授）

研究領域の概要

　生体分子は、絶え間ない大きな熱揺らぎの中で機能を発揮している。入出力レベルも熱エネルギー程度である生体分子が、強い熱揺らぎの中でなぜ効率的に選択的に機能を発揮できるのか？そこに、静的な構造情報だけからではわからない生体機能の本質があり、こうした研究は既存の分野では対応できない今後の生命分子科学の重要な分野となるであろう。本申請では、「揺らぎを観る」、「揺らぎを制御する」、「揺らぎと機能」の観点から、物理、化学、薬学、医科学等多分野の力量ある研究者が結集し、生体分子の揺らぎの統一的研究を通してそれらの分野融合を行う。これにより、これまで統一的に考えられることの少なかった、揺らぎの本質や機構を物理化学的に明らかにし、揺らぎと生命分子科学と言う新しい先端融合領域を創生することを目指す。

領域代表者からの報告

審査部会における所見

A　（研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの成果があった）

1．総合所見

　本研究領域は、生命分子の機能を「揺らぎ」をキーワードに理解しようとする意欲的な研究領域である。揺らぎの検出、制御、及びその生体機能の解析において、領域横断的に異なる学問分野の研究者による多くの共同研究が実施され、融合領域を創成した。本研究領域の目的である「構造－機能」から「揺らぎ－機能」へのパラダイム変換が進展したと評価できる。
　また、本領域の研究成果は生命科学領域等の関連分野への大きな波及効果をもたらした。さらに、若手研究者の育成にも十分配慮され、その成果も高く評価される。既存の学問分野の枠に収まらない新興・融合領域の創成等を目指す研究領域として十分な成果が認められ、今後の発展が期待される。

2．評価の着目点ごとの所見

(1)研究領域の設定目的の達成度

　「揺らぎ」という切り口で、医学、薬学、理学、工学、農学の異分野融合に成功し、多くの共同研究が行われ、融合領域の創成等を目指すという目的に対して十分な達成度があったと評価できる。生命分子の機能を「揺らぎ」をキーワードに「揺らぎの検出」、「揺らぎの制御」、「揺らぎの機能」を異なる実験手法と理論の協同により研究を進めたことが、新たなアイディアの創出につながった。その結果、「異なる学問分野の研究者が連携して行う共同研究等の推進により、当該研究領域の発展を目指すもの」として、十分な達成度が認められた。
　「揺らぎ-機能」のつながりの基礎的理解に留まらず、創薬・医学利用等への出口となる研究例も見られ、生物学や医学など生命科学領域などへ広く波及性が見られたこと、また、高校の化学の教科書において酵素反応の「鍵と鍵穴」モデルに「揺らぎ」を取り入れた説明が導入されたことなどから、本領域の研究の発展が他の研究領域等に与える効果は高く評価できる。また、それまで個々の研究としては世界トップレベルでありながら、領域としてはむしろ立ち遅れていたと考えられるこの分野において、領域横断的に連携することで「生命分子科学」という大きな分野への広がりにつながる融合的な研究が進展した点から、「我が国において立ち遅れており、当該領域の進展に格段の配慮を必要とするもの」としての目的を達成したと言える。

(2)研究成果

　多様な研究者による新たな視点に立って、揺らぎを検出するための新規手法の開発として、1分子検出、熱力学・分光手法、NMR法、理論開発を行い、開発した手法の生体分子への適用において共同研究が行われた。各計画研究組織間での共同研究により、HIV?1の細胞侵入性と細胞膜流動性の関連、揺らぎを検出する新たのプローブの設計と応用など、本領域ならではの共同研究成果が見られた。このように異分野融合的な多くの共同研究が行われ、当該研究領域の新しい展開が実現した。タンパク質のみならず、核酸や脂質などに対象を広げ、生命分子全般に対して揺らぎを切り口とする新たな学術領域の創成を行った点は、評価に値する。さらに、生体膜の揺らぎに関する研究では、独自のがん抑制効果が見いだされ、臨床試験まで進展しており評価できる。
　研究成果の公表・普及において、ホームページでの情報発信、多数のシンポジウム、ニュースレター、公開市民講演会の開催や書籍の刊行など、国内外に向け積極的に行われた点も評価される。

(3)研究組織

　領域代表者の強いリーダーシップにより、多様な領域の研究者間の連携が良好に運営され、各研究項目間の共同研究が進展した。計測、生命機能、理論の研究者が連携することで、新たなアイデアの創出につながった。また、充実した国際シンポジウムの開催により国際レベルで研究成果の発信を行った。海外からの研究者を評価グループに加えて、常に国際的な視点に立った評価を継続実施したことは、運営面で高く評価される。

(4)研究費の使用

　特に問題点はなかった。

(5)当該学問分野、関連学問分野への貢献度

　領域内外を問わず、生命分子を網羅的に扱い、かつ領域横断的な学術領域はこれまでになく、本領域がプラットホームとなり、今後この領域を世界でリードすることが期待される。本研究領域で得られた「ゆらぎ」をキーワードとする融合的研究の成果の当該学問分野、医学界を含めた関連学問分野への貢献度は高く、今後もその成果を効果的に発信していく意義は高い。

(6)若手研究者育成への貢献度

　公募研究において40歳未満の研究者の積極的な採択、若手のみのセミナーや若手同士の共同研究の推奨、さらには国際会議における若手研究者枠や、若手研究者主催シンポジウム等、本領域の若手研究者育成への貢献は大きく、多数の若手研究者の昇進や受賞は、その成果として高く評価できる。