榮獲多項重大國際獎項,包括2009年加德納國際獎、2014年拉斯克基礎醫學研究獎、2017年生命科學突破獎。諾貝爾獎。

我們向該大學的白石浩介助理教授詢問了他的研究的魅力、他的重大發現如何被世界認可、相信他的研究假設後所看到的情況以及對未來研究的展望。我們還收到了給高中生的信息。

 

 

研究領域及世界領先的研究成果

白石:首先,請告訴我們一些對於理解您的研究很重要的生活現象和概念。

:一是細胞,它是生命的基本單位。所有生命都是由細胞組成的。我們人類是由大約 37 萬億個細胞組成的多細胞生物。另一方面,存在僅由一個細胞生存的單細胞生物。細胞被一層膜(細胞膜)包圍,將其自身與內部分開。我分享。這些是細胞內細胞器,例如產生能量的線粒體和分解並回收舊材料的溶酶體。

白石:最好讓他們檢查一下生物學教科書或上面的插圖。

:另一種是蛋白質,它負責所有生物的生命現象。它是由許多由氫、碳、氮、氧和硫組成的氨基以鏈狀連接而成的分子,決定其數量和排列的設計信息被寫入脫氧核糖核(DNA)中。 根據從DNA中讀取的設計信息,它經過各種過程,最終在稱為核醣體的蛋白質合成工廠中合成。移動你的身體,看東西,聞東西,說話,思考,笑。我們所有這些隨意的活動都是由蛋白質進行的。

白石:這就是內質網發揮作用的地方。

:是的。我說蛋白質“折疊成特定的形狀”,而內質網這種細胞內的細胞器,在這裡扮演著非常重要的角色。在內質網中,有許多調節蛋白質形狀的特殊蛋白質(=分子伴侶)。另一方面,一些蛋白質的形狀也很糟糕。原樣發出有缺陷的產品會造成各種不便,因此內質網會區分並銷毀它們。

白石:所以你不僅修復它,而且摧毀它。您能具體、簡潔地解釋一下您的研究嗎?

:簡而言之,這將是“探索內質網固有的威脅恢復能力秘密的研究”。細胞暴露於各種環境變化,有時會引起內部干擾,即應激。當內質網受到壓力時,會產生許多形狀不良的蛋白質,而形狀良好的蛋白質會變成有缺陷的產品。當它們大量積累時,內質網會將信息發送到另一個細胞內細胞器(細胞核),以增加分子伴侶的數量並增加分解缺陷產品的裝置的數量。您正在努力保持控制蛋白質質量的能力。這一系列的反應被稱為“內質網應激反應”。

白石:所以獲得了很多國際獎項,比如加德納國際獎、拉斯克基礎醫學研究獎、生命科學突破獎等,也就是說得到了世界的高度評價。如果您也能告訴我們這一點的意義,我想這將有助於我們更深入地了解您的研究。

 

 

是什麼導致了眾多國際獎項?下一代研究的前景

:要做到這一點,我認為回顧一下內質網或細胞生物學的研究歷史會很好。
許多研究人員參與了內質網的研究,但可以歸為“一代”,有幾個重要的發現。我把人分為1950、60年代的第一代,1970年代的第二代,1980年代的第三代,1990年代的第四代,屬於第四代。

白石:與其他領域相比,它在短時間內以驚人的速度發展。

:第一代以Albert Claude 博士、George Parade 博士和Christian de Duve 博士為代表。1974年,他發現核醣體有兩種類型,它們是合成蛋白質的工廠:存在於細胞質中的“游離核醣體”和附著在內質網膜外側的“內質網膜結合核醣體”,獲得生理學獎。對於第二代,我想提一下Günter Blobel 博士。組成蛋白質的氨基酸有一個稱為“信號序列”的序列。就像標籤一樣,他發現了一種決定每種蛋白質在細胞內發揮作用的機制。獲獎。第三代包括詹姆斯·羅斯曼博士和1999年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者蘭迪·謝赫曼博士。他們發現蛋白質進入內質網後,通過囊泡轉運到另一個細胞內細胞器——高爾基體。也是在這一代人中,我們發現蛋白質必須正確折疊才能發揮作用。第四代包括我本人和稍後介紹的Peter Walter博士。研究表明,只有內質網中正確折疊的蛋白質才會被轉運到高爾基體,而有缺陷的蛋白質會被排泄到細胞質中並被降解。

白石:XNUMX代之後,我對XNUMX代很好奇。第五代將從事哪些研究領域?

:我認為這是一項使用“綜合基因表達分析”等分析方法的研究。直到第 10 代,研究的是單個基因(最多 XNUMX 個),而到了第 XNUMX 代,一次性檢查了整個基因組(人類中大約 XNUMX 個基因),試圖全面了解它。

 

1990世紀XNUMX年代,當我們與競爭對手競爭時

白石:前五屆國際獎項均與Peter Walter博士共同獲得。我聽說你和你的競爭對手沃爾特博士進行了一場激烈的研究鬥爭。

: 曾經有一段時間因為壓力很大,身體狀況也很差。1990 世紀 1 年代初,Walter 博士和我開始在基因分析領域展開競爭,以確定負責內質網應激反應每一步的蛋白質。我發現證據表明,當內質網受到壓力時,一種名為 IRE1 的蛋白質會被激活,並積累有缺陷的蛋白質,並將內部信息傳遞到細胞核。然而,就在論文發表階段,已經在生命科學研究領域小有名氣的沃爾特博士突然闖了進來。他將他鑑定出的IRE1993的研究結果發表在世界領先期刊《細胞》上,但沒有對蛋白質進行詳細的功能分析。 那是 6 年 2009 月。這是一個只有最快的研究人員才能得到認可的世界。我對自己處於領先地位感到沮喪,一度我的大腦一片空白。然而,我們將收錄比沃爾特博士的論文更高水平的研究成果,例如作為蛋白質的詳細功能分析,並將在他之後大約兩個月在同一《細胞》上發表該論文。我能夠做到。《細胞》在如此短的時間內發表兩篇類似研究成果的報告是極不尋常的,我很高興我沒有放棄接受挑戰。之後他和Walter博士在國際學術會議上對研究成果有不同的解讀,競爭不斷,相信這導致了國際獎項等聯合獎項的產生。

 

 

克服困難和壓力的精神從何而來?

白石: 太壯觀了。面對這麼大的困難和壓力,你為什麼沒有被壓倒呢?

:我認為我的精神力量是劍道的天賦,我從小就練習劍道。在劍道中,不分流派,“驚、恐、疑、惑”這四種被稱為“四戒”。馬蘇。劍道比賽往往不僅靠技術來支配,而且還靠意念的運轉,即使對手有差距,如果四戒之一在意念中生起,也無法被看見。而且,它自身會收縮,給對手留下空當,結果就會被擊中。在我的研究中,我也一直努力擺脫這四戒,保持平靜的心態,培養深思熟慮、積極主動的心態。

 

關於醫療應用和 AlphaFold2

白石:所以您克服了重重壓力,引領了“內質網應激反應”研究領域。最後請您談談您對未來的展望。

:一是醫學應用研究。近年來,有報導稱內質網應激與神經退行性疾病如帕金森病、腎病、肥胖、脂肪肝和其他代謝性疾病有關。由於癌細胞被認為利用內質網應激反應來繼續增殖,因此它作為抗癌藥物的靶標也引起了人們的關注。另一個是利用大數據和人工智能的生命科學研究的進展。例如,蛋白質結構預測中心在2021年宣布的AlphaFold2讓許多研究人員感到震驚。 AlphaFold2是DeepMind開發的可以預測蛋白質結構的AI系統。它的準確度出奇的高,在某些情況下可以輕鬆預測多年來一直是個謎的結構。就這樣,生命科學領域新技術層出不窮,呈現出日新月異的進步。
 

森先生致高中生的話

白石:最後請給高中生和未來的研究人員寄語。

:首先,找到兩件你想做並且熱愛的事情。對我來說,研究和劍道。當我還是一名大學生時,我的目標是掌握研究之路,但如果這行不通,我就決心以劍道為生。我想這就是我下定決心走研究這條路的原因。順便說一句,我現在仍然通過京都府劍道道場聯盟向小學生和初中生教授劍道。另一個是永遠積極思考。這類似於劍道的四戒:驚、恐、疑、惑。另外,不要擔心自己無法完成的事情。我認為這適用於一切,而不僅僅是體育和研究。如果你在自己相信的道路上前進並因此而失敗,我認為重新考慮並重新開始很重要。或許是由於COVID-2大流行的影響,似乎越來越多的年輕人在追逐現實而不是夢想,尤其是現在。我希望你能擺脫這樣的氣氛,勇敢地向前邁出一步。我希望盡可能多的高中生和年輕人能夠找到自己想做的事情和熱愛的事情,並朝著自己的夢想前進。
 

京都大學研究生院理學研究科教授

森一俊先生

1981年京都大學藥學部畢業。1983年京都大學藥學研究科碩士畢業。 1987 年獲得藥學博士學位(京都大學)。 1985年岐阜藥科大學研究助理,1989年德克薩斯大學博士後研究員,1993年HSP研究所副所長/首席研究員,1999年京都大學研究生院生命科學研究生院副教授,2003年京都大學研究生院理學研究科生物物理學系教授(生物科學) ), 到現在為止。 2005年威利獎、2009年加德納國際獎、2011年上原獎、2013年朝日獎、2014年拉斯克基礎醫學研究獎、2016年日本學院獎/帝國獎、2018年生命科學突破獎等。 2018年被評為文化功臣。岡山縣立倉敷星棱高中畢業

 
 

京都大學大學院農學研究科 助理教授

白石昭正先生

2008年京都大學農學部畢業。2014年京都大學研究生院農學研究科碩士課程結業。在攻讀碩士期間,他被日本國際協力事業團(JICA)作為短期青年海外協力團派往孟加拉國。 2015-2016年在聯合國糧食及農業組織(FAO)實習,2016-2017年在日本學術振興會博士後,2017年獲得農學博士學位京都大學農學研究科畢業。同年,完成京都大學研究生院志修館課程。在同一研究生院完成博士課程後,2017年至2018年在外交部經濟局經濟保障司擔任外事辦事員。 繼2018-2020年擔任FAO初級專家和2020-2021年FAO食品安全專家後,他自2021年1月起擔任京都大學農學研究生院助理教授。岐阜縣立多治見北高中畢業。

 

可以了解“內質網應激”的大學和研究生院

大學(本科)
大學名稱學部實驗室詳情
京都大學理學院(生物科學專業)http://www.upr.biophys.kyoto-u.ac.jp/
京都產業大學生命科學學院https://ushioda-lab.com/
岡山大學藥學系http://www.okayama-u.ac.jp/user/yakko/news.html
廣島大學醫學院醫學系https://home.hiroshima-u.ac.jp/imaizumi/index.html
宮崎大學醫學院醫學系https://nishitoh.jimdosite.com/
金澤大學醫學院、醫療保險https://med03.w3.kanazawa-u.ac.jp/

 

研究生院(研究生院)
大學名稱研究生院/附屬機構實驗室詳情
大阪大學醫學研究生院(分子生物遺傳學)https://www.ugscd-osaka-u.ne.jp/mbs/index.html
醫學研究生院(精神病學系)https://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/psy/
德島大學高級酶研究所(生物機能科學)https://www.iams.tokushima-u.ac.jp/lab/oyadomari/
先進酶科學研究所(基因組調控研究室)https://www.iams.tokushima-u.ac.jp/lab/katagi/
奈良科學技術大學河野特別指定研究項目http://www.naist.jp/iri/kouno/
應激微生物科學(高木實驗室)https://bsw3.naist.jp/
課程/courses305.html

 

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