データベース
|
NetScience Interview Mail 1998/08/13 Vol.016 |
NetScience Interview Mail HOMEPAGE http://www.moriyama.com/netscience/ |
| NetScience Interview Mail : Free Science Mailzine | |
|---|---|
| 科学者インタビューを無料で配信中。今すぐご登録を！ |
【その他提供中の情報】 | 新刊書籍情報 | | イベント情報 | | おすすめURL | etc... |
|
◆This Week Person： |
◆This Week Person：
【木下一彦（きのした・かずひこ）＠慶應義塾大学 理工学部 物理学科 教授】
研究：一分子生理学（分子モーター他）、生体エネルギー変換の分子機構、
細胞変形ダイナミクス、受精の分子機構、電場と生体系の相互作用
著書：「蛍光測定−生物科学への応用」
木下一彦・御橋廣眞編、学会出版センター、東京、１９８３。
「限界を超える生物顕微鏡−見えないものを見る」
宝谷紘一・木下一彦編、学会出版センター、東京、１９９１。
ほか
○木下一彦氏へのインタビュー、今回は第３回です。今回は木下氏のご経歴と、お考えのベースを伺います。５回連続。（編集部）
|
[08: 生物嫌いの物理屋の、生物物理学者への道（２）] |
データベース |
■実際はですね、今でも親友なんですが石渡信一 （早稲田大学教授）っていう男がいまして。彼は、最初っから生物好きだったんですよ。で、大学祭でカエルの筋肉を使った実験をやろうと言い出しまして。それで、一緒にやったんですね。ちょっと工作したりするのは当時から好きだったんです。石渡に言わせると当時は非常に斬新な実験だったらしいんですが、そんなことは全く知らずに（笑）。
○どんな実験だったんですか？
■カエルの筋肉にレーザー光を当てると回折縞っていうのが見えるんですけど、それを見ていると筋肉が縮まった時に縞縞が変化する、っていうんですね。今だったら当たり前の話ですよ。でも当時は、そんなことが非常に新しかったんです。我々が学園祭でやったあとに専門の雑誌にそういう話が出てきたらしいんですけど。方法そのものはどっかの先生から聞いてきたんじゃなかったかと思いますが。
写真撮るのにですね、まずレーザーを借りるのが大変でした。当時は滅多なことでは貸してくれなかったんですよ。それに速い動きなんで、どうやって撮るかがまた問題。どうやったかと言いますと、お菓子の丸い缶を買ってきてですね、そこにフィルムを貼り付けて、それをプレーヤーに乗っけてぐるぐる回してやる。そうすりゃなんか動いているのが見えるだろう、とそんなアイデアだったですね。
お菓子の丸い缶にフィルムを貼る装置を作るのが私の役目だったんです。実は私は未だにカエルが苦手でして（笑）、捕まえて頭ちょんぎるのがどうしてもできなくて。それは石渡がやったんですよ。
もう一人電気に強い荒木 暉という男がいまして、彼がプレーヤーをカエルに電気刺激を与えると同時に回す電気的な回路を作りました。今は私も回路できるようになりましたが、当時はさっぱりでして、抵抗までしか分からなかったんです（笑）。荒木はコンデンサー入りの回路を作ったんですね。それで凄い男がいるもんだなあと思ったことを覚えてますね。
○それで？
■そのおかげで生物も面白いかなあと思い出したんです。これをやったときにたまたま、さっき言った電子顕微鏡の写真を見たんですね。
○そうなんですか。じゃあそうやって友達と出し物を作った方が先だったんですか。
■そうです。物理は駄目だなあと思ってはいたんですが、漠然と大学院には行きたいなと思ってました。オヤジは物理の先生をやってたんですが、その影響もあって、なんとなくオレは研究やるのかなあというのがあったんですよ。でもどこへ行ったら良いのか分からなくて。周りは物理学科なんでみんな物理へ行きますが、僕はどこへ行こうかなあと。
たまたまその時に、池上 明先生という新任の生物物理の先生が名古屋大学からいらっしゃいましてね。昔から私は知らないところへポンといっちゃうところがありまして、そこへ入っちゃったんです。
ですからいま、生物物理やっている理由はその３つかな。学園祭、電子顕微鏡写真、新しい先生。
○偶然というのは恐ろしいですね（笑）。それで、どんな研究をなさったんですか？
■何やったんだろう…。とにかく、ろくなことやってなかったんですよ（笑）。
研究室に５年の年限を超えて７年くらいいたんですが、何にもしていなかったような。研究室も、ものすごい貧乏だったんですよ、いまじゃ信じられないような。
それで、蛍光の測定をしようという話になったんですよ。何で蛍光を見るのかというと、それで分子の回転運動が見える、と。いまじゃ一個の蛍光色素分子で回転運動が見えるんですが、その当時はたくさんある分子の回転運動の平均が見えるっていう話です。
○なぜ回転を見ようということに？
■なぜかというと、これも今から考えると下らない話なんですけど、酵素のぱくぱくモデルというのがありましてね。酵素が何かをちょんぎる時に、金魚のように口をぱくぱくさせてちょんぎるんじゃないかというモデルが、教科書に漫画として出てたんですよ。で、本当にそんなことがあるんだったら、パクッとやる瞬間を見てやろうと思ったんですね。パクッとやるということは、上顎と下顎の角度が変わるということじゃないですか。分子の回転が見えれば、そういう動きが見えるだろう。そう、指導教官だった池上先生に言われたんですよ。それはもし見えたら面白いだろうなと。
○ふむふむ。
■で、この間亡くなられたGregorio Weberという人が書いた、蛍光の偏光を使うとそういう動きが見えますよという論文を渡されました。その論文がですね、一目で「あっ、これで計れるのか」と原理が分かるような絵がついてまして、それですっかり気に入ったんですよ。
で、測ろうと思ったんですが、本当になんにもなかったんですよ、研究室に。買うお金もなかった。だから普通の蛍光の装置を作るということから始めたんです。大学院の５年間は金工室に入り浸っているか、はんだ漬けをやっているかという生活でしたね。ほとんど装置作りばっかりやってました。
○へえぇー。
■いまならパッと買えるんですけど、例えば光源のキセノン・ランプってありますね。まず、それを買うお金がなかったんですよ。それでどうするかというと、よその研究室へ行って、寿命が来てフラフラしている奴をもらってくるんです。それにフィードバックをかけると安定化できるという論文があったんで、自前で回路を作りまして、死んだキセノンランプを再生して使ってました（笑）。
○リサイクルですね（笑）。
■そうですね。本当にお金がなかったんですよ。
で、なんだかんだやっているうちに、分子の回転運動を測る装置は最後はできたんですけどね。酵素のパクパクを測る以前に、酵素というのは溶液中でブラウン運動でふらふらふらふらしていますから、ブラウン運動を測る装置ができて。まあそれは多少の成果は出たんですけど、あんまり面白くなかった。
でもそうやってブラウン運動を測ったおかげで、いまでもブラウン運動というのが分子機械が働く上で非常に重要だという頭があって、なんとなく、ブラウン運動をどうやって利用して動いてるんだろう、ということを見てやりたい、という気持ちがありますね。
|
[09: ブラウン運動] |
○ブラウン運動を利用して動いているんじゃないかという考え方が基本的にあるわけですね？
■ええ。
○「利用する」というのは？ ブラウン運動の中でもなんとか動いているとかいうことではなく、積極的に利用して動いている、ということですよね？
■というか、ブラウン運動がなかったら生き物は機能しないですよね。非常に単純な例だと酵素が基質をどうやって見つけるかというと、あそこに基質があるから行こうってやってるんじゃなくて、お互いにでたらめにブラウン運動していて、たまたまぶつかった、ってやってるわけですよね。「たまたま」を常に利用して働いているわけで、絶対零度になったら絶対に動かない。
○でもその中でも、たとえばこの回転モーター（ATP合成酵素）なんかのように、ブラウン運動を帳消しにするようなというか、かなり制御されたものがあるわけですよね…。
■あの回転モーターが一番期待と違って、ブラウン運動があんまり役を果たしていないという結果になりつつあるような気がするんですよ。エネルギー効率１００％という結果が出つつあるんですが、さすがに１００％となるとブラウン運動が働く余地はありませんからね。
○それもびっくりしました。逆回転しているのも何回かしかないんですよね。
■いや、あれの本当に面白いところは、逆回転しているところにも、エネルギーを使っているということなんですよ。
ブラウン運動的な考え方をしますとね、前にも後ろにもふらふらふらふらできる。で、前に行くのが本物で、例えばATPのエネルギーを使って前に行く「本物」の回数を増やしてやる、そういう考え方ですよね。
ところがあの回転は──多分ですよ、今のところは──、後ろに行くときもエネルギーを使っているんです。だから間違いではあるんだけど、「高級な」間違いでしてね、ブラウン運動的にいっちゃうんじゃなくて、ATPをちゃんと使って、後ろに行っているらしいんです。
|
[10: アメリカ留学時代] |
○その後は何をなさってたんですか？
■とにかくそのころは国内で職を見つけるのが不可能な時代でしてね、アメリカにポスドクで行ったんです。その時は結構仕事ができたんですよ。
○と、仰いますと？
■その頃の僕は「研究のプロ」になる気が全くなかったんですよ。研究でカネを稼ぐのもけしからんと思ってましたし、給料をもらうとかとんでもない。
だいたい、論文を書くというのは不純だと思ってたんですよ。論文を書くために研究するなんてのは。研究というのは自分が楽しいからやるんであって、なんで論文なんぞ書かないといかんのだ、と思ってたんですよ。
でアメリカへ行って給料をもらったんでちょっと目覚めて、給料をもらったからには論文を書かないといかんなあと思って。行ったところが良かったんですよ。ジョンズ・ホプキンス大学というところで、周りがみんな親切でしてね。
それまで自分がやってた分子運動を測る仕事の、続きをやらせるような話で行ったんですけどね、実際に行ったら全然違ってました。行った翌日、挨拶しにいったらですね、パッと冷蔵庫を開けられて豚の脳を出されましてね、「これをすりつぶしてシナプトソームを取り出しなさい」と言われて。その場で論文を読まされましたよ、内心話が違うなあと思いながら（笑）。まあ給料もらったんで仕方ないなと。
○（笑）それで？
■そこのボスの本当の興味はですね、シナプトソームに電場をかけるとどうなるかという話でしてね。それはあんまりうまく行かなかったんですぐやめちゃったんですけどね。電場をかけてやるという話はそのまま続けてまして、「細胞電気穿孔」と言いましてね、細胞に電場をかけてやると穴が開くという現象を見つけたんです。
その頃、電場をかけると細胞に奇妙なことが起こるというのは分かってまして、私のボスもいろいろやってたんですね。当時は随分変な解釈でして、極端にいうと、電場をかけると途端に細胞が粉々に飛び散るといったものが主流だったんです。
実験は赤血球を使ってやってたんですけどね、本当に赤血球が粉々になると、濁りがなくなって透明になるはずなんですよ。ところが電場をかけた赤血球懸濁液は濁ったままだった。そこで、こいつは変だなと思ったんです。すぐには細胞は破裂しない、小さな穴が開くだけだと分かったんです。
それを証明するために２年間くらい実験しましたが、一生のうちでですね、仮説を立てて、こういうデータが欲しいなあと思って実験して、それを綺麗に証明できたのは実はその時だけかなあ、と思ってるんですけどね（笑）。
実験というのは９９％失敗で、失敗ばっかりするのが当然だと思ってるんですが、どこかで成功しないといけないわけなんですけどね。今の若い人はみんな成功するんで、才能あるんだなあ、と思いますね。私にはとてもあんなに成功できないですね。
○それはご謙遜じゃないですか（笑）。
■いや、本当にそう思いますね。ちょっと成功しすぎじゃないかというくらいですね。
多分ですね、私は凝り性で完全主義なんですね。それじゃ駄目なんですね。いい加減にするところは割といい加減にしないといけないんです。例えばタンパク取ってくるとかいったらスピードが勝負です。手際が良くなくちゃいけない。料理と一緒で、「塩ひとつかみ」っていうところを「5.8ｇ」とかやってたら駄目じゃないですか。私は多分そういうところがあるんですよ。
○なるほど…。
その後アメリカからご帰国なさったんですか。永住しようとか思わなかったんですか。
■それは全く思いませんでした。ただ、ジョンズ・ホプキンス大学の環境は凄く良かっ
たですね。
周りの研究室のドアは全部開いてて、ひょいと入ってなんでもモノを借りられますし、どこの教授もなんでも教えてくれましたね。とにかく２年間の間にいろんなことを教わりました。凄く友好的でしたね。だから２年間たったあとは帰りたくないなと思いましたね。ただ、日本食が懐かしいのと、年とっても競争社会というのはつらいかなと…。老後の日本での生活を保障してくれるんだったらあのまま居残ったかもしれませんね（笑）。
|
[11: 回転する分子、分子の回転] |
○先生は分子の世界では「回転は当たり前かもしれない」と仰いましたよね。あれはどういう意味ですか。
■普通、生物の中には「回転」する仕掛けはないんです。人間の腕は本当の意味で回転しているわけじゃありませんからね。手のひらを前方に向けたままで回転を続けようとしても、途中でつっかえるでしょう。そこで腕をひねってごまかすと見かけ上回転を続けられる。つまり、本当にやってることはひねりなのです。
ある一定方向にぐるぐる回る。負荷をつけてやればそれを引きずりながら回る。つまり仕事ができるような回転というのは、バクテリアの鞭毛だけで、他には全く知られてなかったんですよ。
「回転する」というのは、あるものが他のものに対して回転するというのが回転ですね。かたっぽを固定すると、もうかたっぽが滑って（いくらでもずれて）いかなくちゃいけない。人間の腕のように、体に「つながって」いたのでは回転はできないわけです。
○なるほど。
■で、回転するものが分子では多いのではなかろうかというのはなぜかというと、その理由は二つです。
一つ目は、分子のレベルではお互いに滑るものはいっぱいあるということ。我々のような個体のレベルではすべてがひとつながりですが、分子の世界ではついたり離れたりが簡単に行われている。
もう一つは、分子の世界では「らせん構造」が多いんです。なぜらせん構造が多いかというと、同じモノを全く同じ組み合わせで積み上げて行くと、らせんになりますね。
○はい？
■全く同じ形をした物体どうしを、隣同士の関係が全く同じ関係になるように積み上げていくと、らせんになるんです。その特殊な例として直線があります。ぐるっと回って元に戻る場合はリングになるわけです。非常に特殊な例として平面というのもありますが、それは例外的です。普通はらせんになる確率が非常に高いわけですよね。で、らせんになっていてらせんの周囲を滑るとなったら、それは必然的に回転しますよね。
○なるほどなるほど。
■もっともこんなことを言っていても仕方なくって、実際見れば良いんですよね。DNAに沿って働くタンパクというのはいっぱいあって、それが回転するだろうということは誰でも思っているわけです。まだ証明は一個もないんですけど。
○でも私は言われるまで気が付きませんでした。言われて初めて「ああ、そうか」と思いました。
■だから、回ったからってそれはどうってことないんですよ。ですが、１分子生理学の立場からは非常に大きな意味があるんです。
例えばDNAを複製するタンパクがありますね。そのタンパクはまだ見てないんですけど。見えたとしてもですね、ある塩基対から隣の塩基対までの距離というのは３オングストローム（１オングストロームはおよそ原子１個分）しかないんです。３オングストロームというのは光学顕微鏡ではまず見えませんね。でもですね、３オングストローム進むと３０度くらい回転するんですよ。これは見えると思うんですよ。我々がいま使っている大きな目印をつけてやるという手法を使えば。
そうすると、いまDNAの配列を１塩基対分読んだ、と。またすっと動いたら、また読んだな、と。そういう過程が分かるようになるわけです。そういう、見るための手段として、非常に有効になるでしょうね。
○見るための手段として非常に有効だということですか。
■回転するの当たり前と思っている人にとってはこういう言い方がいいんでしょうね。私みたいに当たり前じゃないひとは、単純に嬉しいでしょうし（笑）。
ただ、回転するのは当たり前だとは言ってもですね、しっかり結合していなければ空滑りしちゃうでしょうし、DNAの溝に沿っていっても、どこかでパッと手を離してしまえばその瞬間は何でもアリじゃないですか。だから、本当にしっかり回転していくということは、どの瞬間も必ず、しっかりくっついているということですね。
リニアモーターの場合、ミオシンはパッと両足を離してしまう。その瞬間になんでもアリなんですよ。一方でキネシンというモーターは、どっちかの足は必ずくっついている。そういうことが分かるわけですよ。だからDNAの場合、複製タンパクが周囲を囲んで離れないからといって、しっかり結合しているかどうかは分からないじゃないですか。でも回転を見れば、くっつきっぱなしなのか、ときどき手を離して仕事しているのか、分かるわけです。それはメカニズムを知る上で非常に重要なことですよね。
○実際にはどうなんでしょう、多分いろいろあるんだろうと思いますが。
■まだ誰も測ってませんからね。我々もこれからやろうと思ってますが。多分両方ありそうだと思ってますけどね。複製する奴は多分しっかり結合していると思うんですけどね、そうでもないやつもあるだろうと。複製するだけではなく、単にほどけば良い奴とかもありますからね。
そもそも複製する奴が、「複製開始点」ってありますすよね、それをどうやって探すかという問題があります。
取りあえず何でも良いからくっついて、DNAの上をふらふら動いて開始点を探す、っていう考え方があるんですよね。そのときはあまりしっかりくっついていなくて、軽く握ったような状態でふらふらして探すという話です。私はあんまりそういう話は好きじゃないんですが、結構多くの人が信じてるんですね。もしそうだとするとその時はしっかり結合してないでしょうから、あんまり回転しないかもしれませんね。
○「あんまり好きじゃない」と仰るのは？
■その話のポイントは、いったんくっついて離れてどっかに行って、またくっついて、っていうよりは、一度DNAの上に結合したら、その状態のままで結合点を探した方が効率が良い、っていうことなんですよ。本当に効率がよくなるためには相当速く動かないといけませんから、しっかり結合してちゃ駄目ですよね。
「早く探す」ということと、「正確に探す」というのは矛盾した話ですよね。私は、いったん離れちゃっても結構効率良く探せると思ってるんです。溶液中のブラウン運動というのは非常に速くてですね、別にいったん離れた奴とまた同じ奴が戻ってこなくても良いわけですからね。そんなに効率が悪いわけじゃないと思うんです。
もちろんDNAに沿って探せればその方が効率はいいのですが、そのためにはDNAにしがみつく必要があり、しがみついてると速くは動き回れないのではなかろうか、と。実際の所、しがみついて探すというメカニズムも多分働いているとは思うのですが、そんなに長い距離を探し回れるわけではなかろうな、と思ってます。
○先ほど「生物はブラウン運動をどう利用しているのか」と仰ってたのは、そういう意味もあったわけですね。
■ええ、「どう」ってところが問題ですね。今の場合、一次元の拡散の方が、３次元の拡散より効率がいいと世の中の人は言っているわけです。ですがブラウン運動好きの私としては、その話にはあまり乗れないかなあというところがあって（笑）。
○次号へ続く…。
|
[◆Information Board：イベント、URL、etc.] |
■新刊書籍・雑誌：
◇新刊書籍：『地上に星空を ―プラネタリウムの歴史と技術―』伊東昌市著
裳華房ポピュラー・サイエンス http://www02.so-net.ne.jp/~shokabo/
智恵と技術の結晶プラネタリウムの過去・現在・未来． 本体価格1500円＋税
■イベント：
◇地球観測フェア '98 （9/1、2 東京国際フォーラム）
http://www.eopd2.hq.nasda.go.jp/news/news.html
＊ここは、科学に関連するイベントの一行告知、URL紹介など、
皆様からお寄せいただいた情報を掲示する欄です。情報をお待ちしております。
基本的には一行告知ですが、情報が少ないときにはこういう形で掲示していきます。
なおこの欄は無料です。
|
発行人：田崎利雄【(株)デジタルウェア・ネットサイエンス事業部】 編集人：森山和道【フリーライター】 |
tazaki@dware.co.jp moriyama@moriyama.com |
| ホームページ：http://www.moriyama.com/netscience/ ＊本誌に関するご意見・お問い合わせはmoriyama@moriyama.comまでお寄せ下さい。 |
|
◆このメールニュースは、 ◆＜科学技術ソフトウェアデータベース・ネットサイエンス＞ ◆[http://netscience.digitalland.ne.jp/] の提供で運営されています。 |