ダラスのユーティ・スウィテジーで、スティーブン・マクナイト博士は、心筋に変える幹細胞を生成する化合物を追い求めた。
その探索は、彼とドイツのマックス・プランク研究所のディルク・ゲーリッヒ博士に、驚くべき発見へとつながった。 それは、一部のタンパク質が低複雑性ドメインを持ち、従来の考え方のように必ずしも堅い形に固定されないことを意味している。
この業績により、2人は2025年アルバート・ラスカー基礎医学研究賞を受賞し、25万ドルの賞金を分配されることがラスカー財団によって発表された。
ラスカー賞は「アメリカのノーベル賞」とも呼ばれ、人間の健康を改善し、科学に対する公衆の理解を深める基盤的な発見を際立たせる。
昨年、UTスウィテジーの微生物学教授であるジェームス・チェンが、免疫システムが細胞内の異常なDNAを検出するのを助ける酵素を発見したことにより、同じラスカー賞を受賞した。
ラスカー財団はマクナイト博士とゲーリッヒ博士の業績について、「彼らは生物学の基本的な側面に対する理解を変革した」と述べた。
マクナイト博士はインタビューで、彼とゲーリッヒ博士の研究が老化に関する生物学やアリツハイマーなどの神経変性疾患に対する新たな戦略の可能性を開くものであると語った。
彼は、私たちのDNAのほんの一部分がタンパク質を作ると説明する。 これらのタンパク質は信号を伝え、代謝を推進し、細胞に形を与える。
マクナイト博士によれば、ほとんどのタンパク質は「非常に複雑で、20種類のアミノ酸の長い鎖で構成され、見事な構造に折りたたまれる」。
生物学は60年間、アミノ酸配列が3Dの折りたたみを決定し、その折りたたみがタンパク質の役割を決定するという単純なルールに基づいてきた。
このフレームワークは、タンパク質間のパターンも説明する。 同じ折りたたみを共有するタンパク質は、類似の結合パートナーを好む傾向がある。
科学者たちは、これを基にタンパク質をファミリーに分類しており、ファミリーのメンバーは通常、細胞内や全身で関連した役割を果たす。
したがって、マクナイト博士がこのルールに従わないタンパク質を発見したときには驚いた。 彼は、愛情こめて「醜いアヒルの子」と呼ぶこれらのタンパク質に注目した。
発見の道のりは12年前に始まった。 マクナイト博士の同僚が、胚性幹細胞を心筋に変える化学物質の謎を発見したことが契機だった。
その背後にある理由が明らかにならなかったため、同僚はその謎をマクナイト博士に託けた。
真相を解明するためにマクナイト博士は、その化合物を試験管に入れ、細胞の断片と混ぜてみた。すると、化合物が約300ものタンパク質に引っ付いていることがわかった。
この発見に対し、マクナイト博士は「これはばかげている、全く興味がない」と思った。 しかし、その化学物質の働きを理解しようとする過程で、300種類の異なるタンパク質の動きを整理することが全体の状況を一気に解明することにつながった。
マクナイト博士と彼の当時の共同研究者は、これらのタンパク質が細胞の作業用コピーであり遺伝情報の運び屋であるRNAに引っ付いていることに気づいた。
また、共通して長いアミノ酸の再利用が見られることに気づいた。 これらの再利用される長いストレッチは低複雑性ドメインと呼ばれ、マクナイト博士によると、その約20%のヒトタンパク質がこれに該当する。
しかし、長い間、これらはふにゃふにゃで機能がないと見なされ、基本的にはゴミとして扱われていた。
マクナイト博士は、約30年前にハーバード大学の別の科学者とこれらのタンパク質に初めて出くわしたと言う。
「私たちはこれらの本当に奇妙なタンパク質を発見しましたが、それを理解することができませんでした」と彼は語る。
「そして、この化学物質を介した発見に進んでいくうちに、私はまさにそれらのタンパク質に直面していました」
それ以来、マクナイト博士とゲーリッヒ博士は、低複雑性ドメインを持つタンパク質が細胞内部の配置を助けることを示してきた。
彼らは短命の構造を形成し、タンパク質が集まり、役割を果たし、必要がなくなった時には解体することを可能にする。
その迅速な放出の化学は、アルツハイマー病やパーキンソン病、ハンチントン病の病気の特徴であるタンパク質の誤った折りたたみや凝集を説明するかもしれない。
加齢と共に、こうした形のないタンパク質は、柔軟で動的な存在から、真珠のネックレスのような長く安定した鎖に変わる傾向がある。
いくつかの神経変性疾患では、遺伝子の突然変異が誤った折りたたみを引き起こすが、他の場合ではきっかけが不明なままである。
「年を重ねるごとに、この現象が起こる傾向があります」とマクナイト博士は述べる。
「老化に関して、これらのタンパク質の聚集を促進する要因は何か、これを明らかにすることが重要です。」
マクナイト博士は、科学者たちがまだこの問題の表面をかすめるだけだと認識している。「これを解決し、深く掘り下げるには、次の10年、20年、30年の間、若い科学者たちが各タンパク質を一つずつ理解するための根気を持つ必要があります。 全てを一度に解決する単純な方法はないでしょう。」
現在76歳のマクナイト博士は、次の進展を若い科学者たちに託している。 彼はラスカー賞を受賞したことについて、驚きはしない。「素晴らしいことだ、あなたは一日だけ王様になれる」とマクナイト博士は冗談を言ったが、すぐに賞をこの分野の科学に対する地域社会の支援の象徴として捉えた。
「ダラスのコミュニティがこうした奇抜な科学的発見をサポートしてくれていることは素晴らしいことです」と彼は述べた。「サポートを受けたことは大きな特権です。」
画像の出所：dallasnews