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Last updated 2024.1.20
・ 久冨 修（准教授）
生命はとても複雑で神秘的に見えます。しかし、一つ一つの生命現象を突き詰めていくと、細胞内で起こる分子の反応に行きつきます。これら生体分子の反応で初めに起こることは、酵素と基質や、タンパク質とDNAなどの可逆的な複合体形成反応です（右図）。この反応のギブスの自由エネルギー変化（ΔG）は、通常、30〜50 kJ/mol程度です。共有結合のエネルギーが200 kJ/mol以上であることを考えると、わずかなエネルギー差しかない繊細な反応に生命の謎が隠されていることがわかります。
細胞はどのよう死を迎えるのでしょうか？ 私たちは、大腸菌が高温に晒されたときに死滅するスピードを調べています。各温度での大腸菌の死滅速度を調べて、死滅の熱エネルギーを考察しようとしています。また、低温で培養した菌体と高温で培養した菌体で、死滅の熱エネルギーに差が出るかを調べています。左の図は赤色蛍光を発する大腸菌の蛍光顕微鏡写真です。
細胞レベルでの研究に加え、分子レベルでの研究も行っています。近年、室温での生体分子複合体の定量的な解析が可能になってきました。私たちのグループが特に注目しているのは、光情報の受容と伝達のシステムです。光で反応を制御できることは、生物物理学的な解析をする上で有利であるとともに、解析から得られる知見により様々な生体反応の光制御が可能になることも期待されます。私たちは、青色光制御型転写因子である分子モジュール(Photozipper）が、光により二量体となってDNAと結合することを示しました（右図）。また、高速AFMを使って、実際にPhotozipper（PZ）が光により二量体を形成する様子（Scientific Reports誌の動画）を世界で初めて可視化しました。