ここ何回かの記事では、美しい分子・結晶について、いくつか目ぼしいものを取り上げていました。
元はタンパク質分子のX線結晶構造から始まり、結局は雪の結晶のような、「結晶」と言いつつ、「原子、分子、またはイオンが、規則正しく配列している固体である」（Wikipediaの結晶記事より）という定義に照らして考えてみると、実は雪の場合、一つとして同じ形のものは存在しないとも言えますし（まぁそのことが「規則正しく配列」という定義に外れるわけではないとはいえ）、いわゆる結晶というより単なる「氷晶」とでも言いますか、それもあって前回見ていたウィ記事のタイトルは「雪片」だったんだと思いますけど、まぁでも日常用語では「結晶」といえば雪が一番最初に思い浮かぶレベルかもしれないので、細かいことはどうでもいいでしょうか(笑)。
いずれにせよ結晶について見ていたわけですが、そもそも「タンパク質の結晶ってなんだよ。そんな小さい分子が、顕微鏡とかで見えるわけ？」って話については、まぁタンパク質の結晶構造は主にX線を使って読まれるものであり、「めちゃくちゃ凄い顕微鏡なら、あぁいう形に見える」というわけではなく（＝もちろん色とかは人間が勝手につけているものであるにせよ、何となく原子がらせん状につながったりシート状に配置されたりという「概形」が見えるわけですらない、ということ）、完全に全く別の、例えていうなら光の角度を数式として表したような、ある意味暗号データとして得られたものを分かりやすく絵にしたのが、あの構造モデル図だということになるわけですけど…
…その解析の仕組みはべらぼうに難しいので詳しい説明は端折らせていただきましょう…ってことは、ずーっと前、タンパク質関連の話のときにも何気にしたことがありました(↓)。
ただ、多少分かりやすい解説を紹介してみますと、検索したら、我らがJAXAが簡単なタンパク質の構造解析に関する記事を作成してくれていたのが見つかりました(↓)。
なぜ宇宙事業のJAXAが生命科学研究をしているのかと言いますと、これは名作漫画『宇宙兄弟』でも出てきたのでご覧になったことがある方にはおなじみの話かもしれませんが、↑の記事にある通り、タンパク質をキレイに結晶化する上で大きなネックになるのが「重力の存在」でして、「重力がなければもっと均一で綺麗な結晶構造が得られるのに…」という場面があるんですね。
（僕は構造生物学が専門ではないので自分自身での経験はありませんが、話にはよく聞きます。
ちなみに宇宙兄弟は、紛れもない超名作、傑作ですけど、実をいうとこの宇宙での結晶化の話が終わった後ぐらいから正直、ちょっと序盤よりはトーンダウンしてしまったかな、という気もするかもしれません。
…まぁ、「超絶大傑作」が「傑作」になったぐらいで、もちろん今でも抜群に面白いんですけど、実は最新刊までは追えておらず、最近の巻は積ん読状態になっているのは内緒にしておきたい所です(笑)（いや、最近本当に時間がなくて読めていないだけで、積ん読最上位層に位置していることには間違いないのですが(笑)））
なので、「重力のない宇宙空間でタンパク質の結晶化を行えばより高品質な構造が得られるんだ、難病の原因のタンパク質の構造を知るべく、宇宙船の中で結晶を…！」…というプロジェクトが、JAXA協力のもとで繰り広げられているんですね。
これは大変ロマンがあり、また意義もある研究だと思いますが、数年前にその実験が行われている宇宙船「きぼう号」が完成から10年経ったというニュースが流れていましたけど……
…おぉ、個別研究は全然追っていませんでしたが、ちゃんと成果も出ているんですね！
かなり資金のかかる研究かと思いますが、これは大変素晴らしいことに思えます。
せっかくなので、↑のNHKによる成果紹介ニュース記事で「最大の成果」と言われていた、筋ジスの治療薬に関する話だけ、もうちょい詳しく見てみるといたしましょう。
以下、記事の該当部分を引用させていただくと……
その最大の成果と言えるのが、筋ジストロフィーの治療薬につながる可能性のある実験。
筋ジストロフィーはしだいに筋肉がやせ細って動けなくなる命にも関わる病気、根本的な治療薬はまだない。その薬の開発につながる重要な成果がきぼうの実験で得られた。
実験チームは患者の尿から筋肉を萎縮させる主な原因物質を見つけた。
これは体内のあるたんぱく質によって生み出される。たんぱく質にカギのような物質がはまると、原因物質が作られる。そこでそこにはまる偽のカギを作って先にはめてしまえば原因物質は作られないはず。つまりこの偽のカギが筋ジストロフィーの薬になると考えた。
そのためにはたんぱく質の結晶を作って構造を解析しカギの形を詳しく知る必要があるが、地上で作ると、重量でばらばらで不完全なものばかり。
そこで無重力のきぼうで作る実験を行った。これを地上に持ち帰って観察するとどれもきれいに成長。
解析の結果、筋ジストロフィーの薬となり得るカギの形が突き止められ、動物実験も。
薬を与え続けた犬は元気に走れるのに対し、薬を与えられていない犬は…。
途中で止まってしまう。
…とのことで、要は筋ジスの原因の1つと思しき物質を作る悪者タンパク質が知られているわけですけど、こいつの働きをブロックする阻害剤が、結晶構造で解かれた形をもとに合成された、って話みたいですね。
JAXAの公開資料によりますと…
…その悪者タンパク質はH-PGDSと呼ばれるもののようで、筑波大の裏出さん他によるプロジェクトのようです。
検索してみると、早速論文が見つかりました。
理研や、さらに丸和栄養食品や旭化成といった民間企業とも共同研究された得られた成果ということですが、解明された、そのH-PGDSの重要な部分を塞いでブロックしてしまう阻害剤「F092」という分子とH-PGDSとの共結晶構造が、PDBナンバー5YWXとして登録されていましたね！
早速、例によってグルグル動かせる3Dモデルでチェケラッチョさせていただきましょう。
例によって、タンパク質であるH-PGDSはリボンや矢印で描かれていますが、カーソルを合わせてピンクにハイライトさせた低分子（中央下部あたり）、正式な化学名はN-[4-(2-oxo-1-
（ちなみにこの結晶構造は緑とオレンジの2つのH-PGDSが共存した二量体のようで、F092も、ほとんど隠れて見えませんがこの構造中にもう1つ存在しています。）
今現在はNHK記事にあったように、このF092薬の臨床試験がされているんだと思いますけど、筋ジスは未だに根治不能な代表的な難病ですから、（恐らく、仮にこの薬剤が承認されても、あくまで対症療法なので根治につながるのは難しいんじゃないかな…とは思えるものの）なるべく早く、また少しでも効果の大きいものとして開発が完了することを願いたい限りです…！
…と、今回は結晶の話から、ちょうど最初のJAXA記事の最初に「塩化ナトリウムの結晶構造」が載っていたこともあり、「高分子に限らず、低分子も結晶構造は取るんですね。他に結晶構造を取る純物質といえば、やはり金属でしょう」と、金属結晶の話に入ろうと思っていたのですが、JAXAの素晴らしい記事のおかげで今回は宇宙実験の紹介コーナーとあいなりました。
（まぁ宇宙空間でどういう実験がなされているかは僕も全く知らないので、何の解説もない、単なるリンクコピペ紹介ではありましたが……
結晶化ステップは無重力が最高の環境ではあるものの、それ以外の一般的な実験は逆に重力がないと極めて難しくなるような気もしますし、どうやって実施されているのかちょっと気になりますねぇ～。
もちろん、地上でできることは全て地上で準備を終えておき（重量制限も厳しそうなので）、最低限のものだけを運び込んで重要な結晶化を進める所だけ無重力環境でやる…という形だとは思いますが、幸か不幸か「宇宙に行ってみたい」という夢や希望は僕は全くもってないんですけど、本当に面白そうではありますね。
もっと宇宙が身近になって、近所のコンビニに寄るぐらいの気軽さで大気圏を突破できるようになったら僕も行ってみたいですが、まぁ我々の生きている間にはさすがにそこまではちょっと無理そうでしょうか(笑)。）
（結局今回も結晶の話だったわけですけど）次回は金属の話から、またちょっとずつ保留状態だったネタへと戻っていこうかなと予定しています。
