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講義No.09434

人間とチンパンジーの違いは「糖鎖」にあり!?

「糖鎖」が果たしている重要な役割

 体の中で正常なタンパク質を作るために働いているのが「糖鎖」です。例えば工場で製品を作るとき、完成した製品に問題がなければ出荷し、軽度の欠陥であれば作り直し、不良品ならば廃棄するという品質管理を行っています。同じことが細胞内の小胞体で行われていて、タンパク質生成の過程を見極めているのがタンパク上の糖鎖なのです。小胞体には10種類以上の糖鎖があり、分子構造の一端を切り、余分なものを結合させるなどして品質管理作業の目印にしています。

人間の糖鎖はバリエーション豊富

 糖鎖はグルコースなど8種類のパーツ(単糖)から構成されていますが、結合の途中で分岐し、向きも変えられることから、多様なパターンができます。8種類のパーツのうち3つつなげるだけで10万種類はできることから、組み合わせは無限にあると言えます。
 ほかの動物と違い、人間の糖鎖は多種多様です。人間とチンパンジーの遺伝子は約99%が同じと言われていますが、両者にたった1%とは思えないほどの違いがあるのは、表現力豊かな糖鎖が高機能なタンパク質を生み出しているからだと考えられています。

糖を使いこなせば未来が変わる

 タンパク質の生成は意外に良品率が低く、30%は不良品です。不良品のタンパク質が排出されずに体内に蓄積すると、アルツハイマー病や糖尿病、骨粗しょう症の原因となります。したがって、もし小胞体の働きを正常化する薬を開発できれば、これらの病気の治療に貢献できるでしょう。
 狙った糖の分子をつなぎ合わせる技術自体、産業面で大きな可能性を秘めています。例えば木材の主成分はセルロースで糖類ですから、プラスチックに代わる新素材が作れるかもしれません。また、バイオマス発電でよく使われるトウモロコシも糖類なので、エネルギー分野に応用できる可能性もあります。ただし、糖鎖は目まぐるしく形を変えるため、調べたい状態のものだけを採取することは難しく、化学合成により人工的な糖鎖を作ることでケミカルバイオロジー研究が進められています。

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この学問が向いているかも 生物有機化学、ケミカルバイオロジー

成蹊大学
理工学部 物質生命理工学科 教授
戸谷 希一郎 先生

メッセージ

 今はインターネットを使えば知りたいことをすぐに知ることができます。ただ、それは与えられた情報の中から自分の考えに近いものを選んでいるだけで、本当の意味で理解しているとは言えません。ネットに頼るより、まずは頭の中でどれだけ想像を広げられるかが大事で、たとえ間違いだったとしても、きちんと理由を突き詰めて考えれば次に生かすことができます。
 間違いや失敗は時間の無駄ではなく、正解に一歩ずつ近づいている過程だと考えることができるようになると、思考の幅が広がっていくでしょう。

先生の学問へのきっかけ

 大学で化学を教えていた父の「身の回りのものはすべて化学物質でできている」という言葉に影響を受け、化学を学ぼうと、応用化学科に進みました。有機合成化学を選んだのは、自分が考えた物質を自由自在に作りたかったからです。その後、糖を扱う研究室に所属し、そのポテンシャルを肌で感じることができました。糖は三次元構造を5カ所も持ち、医療/エネルギー/材料など多様な分野で使える可能性があるため、興味のベクトルがどこに向かっても糖を使うことで道が開けると考え、自分のライフワークにしようと決めました。

先輩たちはどんな仕事に携わっているの?

化学メーカー研究員/食品会社研究員/製薬会社研究員/医療機器メーカー研究員/製薬会社技術営業

研究室
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戸谷 希一郎 先生がいらっしゃる
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 成蹊大学は、経済学部※・経営学部※・法学部・文学部・理工学部からなる総合大学です。文系・理系のすべての学生が4年間、緑豊かな吉祥寺のキャンパスで過ごすので、所属学部以外の友人との交流や学年を越えたネットワークづくりも可能です。また、先生との距離が近く学生一人ひとりの個性を尊重する少人数教育やキャリア教育が充実しています。さらに、2020年度より、各自が自分の興味関心やニーズに沿った学習を進められるよう副専攻制度を設けます。詳細は成蹊大学ホームページをご確認ください。 ※2020年4月設置構想中

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