本学物質創成科学研究科の廣田俊教授、兵庫県立大学の樋口芳樹教授らの研究グループは、生物の呼吸に不可欠なタンパク質であるシトクロムc (cyt c)について、その分子の立体構造が変化し、いくつもつながった塊（多量体）が鎖状に伸びた構造を形成（ポリマー化）することにより機能を失うメカニズムを初めて明らかにしました。若年性認知症、肝硬変、肺気腫、血栓症などを起こすセルピン病では、鎖状に伸びポリマー化したタンパク質が生体組織内にゴミのように蓄積し、疾病を引き起こすとされており、本研究は、タンパク質構造変異が引き起こす病気の原因解明や予防につながる研究と期待されています。

Cyt cは、細胞内の呼吸の場である小器官のミトコンドリアに含まれます。呼吸に必須のタンパク質で、変性すると鎖状に伸び、ポリマー化することが約50年間前から知られていました。しかし、どのような仕組みで変性するか、そのメカニズムは不明のままでした。廣田教授らは、cyt c多量体を作製し、cyt c分子2つ、3つ、4つから成る大きさの揃った純粋な多量体をそれぞれ得て、それらの分子構造と性質を解析する研究を重ねてきました。一方、樋口教授らはそれらの試料について結晶化に成功し、SPring-8の放射光X線を使って分子構造を解明しました。その結果、cyt c が多量体を形成する際、1分子（単量体）をいくつかのパーツ（部分）からなる構造ユニットとしてとらえると、2つの分子が出合うとそれぞれ対応するパーツを交換して互いに入れ込ませ、パズルのように組み合わされる「ドメインスワッピング機構」が起こっていることを突き止めました。この現象が複数の分子で連続して起きることにより、cyt c分子が連続的に鎖状に連なってポリマー化するメカニズムを明らかにしました。この成果は、7月6日（火）から7月9日（金）までの間にオンライン発行される米国科学アカデミー紀要に掲載されます。

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呼吸の重要タンパク質、シトクロムｃが鎖状に連結し、機能を失うメカニズムを半世紀ぶりに解明