光で結合・解離をスイッチできる 小分子とタンパク質のペアをゼロから創る新手法 ―光による細胞機能操作や医療応用に新たな可能性―
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カテゴリ：プレスリリース｜2026年4月24日掲載
名古屋工業大学／名古屋大学／東京大学
発表のポイント
● 望みの性質を持つ光スイッチ分子と、それに特異的に結合するタンパク質のペアを、ゼロから人工的に創り出す手法を開発。
● 青色光と紫色光に応答して可逆的に形を変える光スイッチ分子を設計し、その一方の構造にのみ結合する人工タンパク質タグを創出。
● 開発したペアを動物細胞に応用し、情報伝達、細胞運動、遺伝子発現、受容体活性、細胞分化など、さまざまな機能を光でスイッチングできることを実証。細胞の光操作技術に新たな道を拓く。
概要
光を用いて細胞内の特定の生体分子の機能を操作する技術は、生命の仕組みを解明するための研究ツールや、疾患を治療するための技術として大きな期待が寄せられています。しかし、これまでの光操作技術の多くは、天然由来の光受容タンパク質や、天然タンパク質に結合する化合物を改変することで作られてきたため、その性質や機能には限界がありました。
名古屋工業大学生命・応用化学類の築地真也教授、宮崎友輝博士後期課程学生、吉井達之助教（研究当時、現東京大学）、名古屋大学大学院工学研究科の村上裕教授、藤野公茂助教（研究当時）、東京大学大学院工学系研究科の津本浩平教授、長門石曉准教授らの研究グループは、望みの性質や光応答性を持つ光操作技術をゼロから人工的に創り出す手法を開発しました。この手法は、光で形が切り替わる小分子（光スイッチ分子）を合理的に設計し、その特定の形にのみ結合する人工タンパク質を進化分子工学の手法によって取得するものです。研究グループはこの手法を用いることで、暗所では結合せず、青色光を照射すると結合し、紫色光を照射すると解離するという性質を持つ光スイッチ分子と人工タンパク質のペアを、世界で初めて創製することに成功しました。さらに、この開発したペアを動物細胞に応用することで、情報伝達、細胞運動、遺伝子発現、受容体活性、細胞分化など、さまざまな細胞機能を光で操作できることを実証しました。
本成果は、望みの光応答特性を持つ小分子とタンパク質のペアを自在に創り出すための手法を提供するものであり、細胞の光操作技術や光を用いた疾患治療の可能性を大きく広げるものと期待されます。
本研究成果は、2026年4月23日18時（日本時間）付で、学術雑誌『Nature Chemistry』に掲載されました。
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論文情報
論文名：De novo chemo-optogenetics through the rational design of photoresponsive molecules and selection of their artificial protein binding pairs
著者名：Tomoki Miyazaki#, Tomoshige Fujino#, Tatsuyuki Yoshii, Haruto Kosugi, Mamoru Funane, Naoya Murata, Kim Chung Nguyen, Satoru Nagatoishi, Kouhei Tsumoto, Gosuke Hayashi, Hiroshi Murakami*, Shinya Tsukiji*
#共同第一著者
*共同責任著者
掲載雑誌名：Nature Chemistry
公表日：2026年4月23日
DOI：10.1038/s41557-026-02121-w
URL：https://www.nature.com/articles/s41557-026-02121-w
研究支援
本研究は以下の助成により実施されました：
・日本学術振興会 科学研究費補助金 (JP21H05226, JP21K05270, JP23H05456, JP24H01130, JP25H01275)
・日本医療研究開発機構（AMED）(JP21zf0127004)
・日本医療研究開発機構（AMED）創薬等先端技術支援基盤プラットフォーム（BINDS） (JP21am0101094)
・戦略的創造研究推進事業 個人型研究（さきがけ） (JPMJPR178B)
・日本学術振興会 特別研究員奨励費 (JP25KJ1445)
・名古屋工業大学 オプトバイオテクノロジー研究センター
・公益財団法人豊田理化学研究所 豊田理研スカラー
お問い合わせ先
（研究に関すること）
名古屋工業大学 生命・応用化学類
教授 築地 真也
TEL：052-735-5428 E-mail：stsukiji[at]nitech.ac.jp
名古屋大学大学院工学研究科
教授 村上 裕
TEL：052-789-3327 E-mail：murah[at]chembio.nagoya-u.ac.jp
東京大学大学院工学系研究科
教授 津本 浩平
TEL：03-5841-0835 E-mail：tsumoto[at]bioeng.t.u-tokyo.ac.jp
（広報に関すること）
名古屋工業大学企画広報課
TEL：052-735-5647 E-mail：pr[at]adm.nitech.ac.jp
名古屋大学 総務部広報課
TEL：052-558-9735 E-mail：nu_research[at]t.mail.nagoya-u.ac.jp
東京大学大学院工学系研究科 広報室
TEL：03-5841-0235 E-mail：kouhou[at]pr.t.u-tokyo.ac.jp
＊それぞれ[at]を@に置換してください。
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