酵母を研究対象に分子生物学に取り組む

岸本 渡邊先生は、生物学に幼少のころから興味があったんですか。

渡邊 ええ。育ったのが、岐阜市の太郎丸という田舎で、小さいころは山で虫取りとか川で魚捕りとか、生きものとよく接していましたね。高校の生物の授業がおもしろかったのもあり、生物系の分野で研究者になりたいという気持ちがありました。

岸本 それで、東大に入られて、理学部の岡田吉美先生のところで、まずタバコモザイクウイルスの研究をされたんでしたね。

渡邊 そうです。卒業論文の研究がそれでした。生物を分子レベルで勉強したいと思っていて、岡田先生の研究室では分子生物学をちょうど始められたところだったんです。

岸本 それで、ウイルスから今度は……。

渡邊 酵母です。東大の医科学研究所の山本正幸先生の研究室に移りました。

岸本 どうして山本先生の研究室で酵母を使った研究をしようと思われたんですか。

渡邊 自分から考えて選んだようなものではなかったですね。ただ、理学部には秀才が多くいてなんとなく窮屈でした。岡田先生から「山本先生という非常に優秀な先生がいるから、そこに進んだらどうだ」と言われ、山本先生の研究室に入らせてもらったんです。研究室には、僕の2学年上に飯野雄一先生（現・東京大学大学院理学系研究科 教授）がいて、体細胞分裂から減数分裂に切り替えるスイッチに係わる因子を見つけられていたので、僕はその遺伝子解析を手伝う形で始めたんです。

岸本 酵母が研究対象としてよいのは、どんなところですか。

渡邊 酵母は単細胞生物ですが、生物の進化的には酵母のあたりから染色体や核をもつようになって、細胞の基本的な機構が今日のヒトにまでつながっている、その原点のような存在なんです。
だから、多くの研究者が生命科学の研究のいちばんベースであろう酵母を研究対象にしたんだと思います。遺伝子解析もシンプルにできますし。そのころはみなさん「とにかくやりやすそう」ということで酵母を扱っていたんだと思います。

岸本 酵母は、体細胞にも生殖細胞にもなるんですよね。ヒトの細胞であれば、体細胞になるとか、生殖細胞になるとか運命づけられていると思うけれど、酵母はどうやって体細胞になるか、生殖細胞になるかが決まるんですか。

渡邊 栄養が枯渇すると、生殖細胞をつくるための引き金になるような遺伝子が出てくるんです。栄養のシグナルが、細胞のなかのシグナル伝達の領域に入って、さまざまな遺伝子の発現のしかたが変わるんです。

岸本 酵母は飢餓状態になると、減数分裂に切り替えて子孫を残そうとするわけですか。栄養がないときには一生懸命に工夫をする。私たち人もお金が少なければ、一生懸命に考えたり工夫したりする。それと似ていますね（笑）。

渡邊 たしかにそうですね（笑）。僕らも、学生たちによく「一石二鳥のことをやったほうがいい」と言っています。「考えて工夫すれば、一度で二つのことがわかるような実験を組むことができるから」と。なるべく少ないお金で研究する方法を考えるのは重要ですね。お金がありすぎると、かえってよくないこともある気がします。

コヒーシンが「糊」として染色体の中央をつなぎとめる

岸本 その後、渡邊先生は酵母などを扱うなかで「コヒーシン」というタンパク質複合体に着目されたんですよね。コヒーシンとは、どんなものですか。

渡邊 ごく簡単にいうと、染色体をくっつけておく「糊」みたいなものですね。

岸本 体細胞分裂のとき、ヒトで言ったら23対46本の染色体があって、DNA複製のときにそれぞれコピーを作ります。そのとき、複製した染色体がばらばらにならないよう、ひとまとめにくっつけておくのがコヒーシンだとか。

渡邊 そうです。ヒトの細胞でいうと、細胞分裂のとき染色体が一時期「X」のような形になりますが、その中央にコヒーシンが残っていてつなぎとめているのです。もともと染色体のいたるところにコヒーシンはくっついているのですが、染色体が凝縮してくるとつぎつぎコヒーシンが外れていき、中央の部分だけコヒーシンが残ることになります。

岸本 コヒーシン自体はどんな形をしているんですか。

渡邊 リング状と考えられています。染色体が2本あったら、その2本を抱え込んでくっつけておくのです。

コヒーシンを守る因子「シュゴシン」を発見

岸本 その、セントロメアに最後まで残っているコヒーシンが外れないのは、渡邊先生が発見された「シュゴシン」というタンパク質が働くからということですね。

渡邊 はい、そうです。

岸本 どういう経緯でシュゴシンを見つけたんですか。

渡邊 東大の理学部の助教をしていたとき、留学する機会を得て、イギリスのポール・ナースの研究室に行ったんです。ナースの研究室は細胞周期の研究をしていました。一方、僕はというと山本先生の研究室で減数分裂の研究をしていました。そこで、実験で酵母にちょっといたずらをして、減数分裂のスイッチが入るタイミングを変えてみたんです。すると、染色体の分配がおかしくなったんです。それがまず、シュゴシン発見の前段となる、染色体の分配のしかたを研究するきっかけでした。それで、コヒーシンのなかでも、コヒーシンRec8と呼ばれるものが減数分裂の染色体の接着に必要で、さらにその機構はヒトを含むすべての哺乳類で保存されていることを突き止めました。

岸本 コヒーシンには種類があるんですか。

渡邊 ええ。コヒーシンでも、体細胞分裂期に染色体をくっつけている「糊」と、減数分裂期に細胞で染色体をくっつけている「糊」では、分子が少しちがっていたんです。それを見つけたこと自体もかなり大きな発見でした。コヒーシンRec8は、減数分裂する細胞の染色体をくっつけるのに働くような因子だったのです。
けれども、コヒーシンのちがいだけで染色体の分配のしかたを説明できるかと思っていたらそうではありませんでした。コヒーシンRec8を試しに体細胞分裂期に入れても、ふつうに体細胞が増えるだけだったんです。つまり、コヒーシンのちがいだけでは、染色体の分配は異ならないとわかりました。そこで、今度は逆に、減数分裂のとき染色体をくっつけておくコヒーシンRec8を壊して、そこに体細胞分裂期に染色体をくっつけておくコヒーシンを入れて発現させたんです。すると今度は減数分裂が起きず、体細胞分裂が起こりました。
これらの結果から、減数分裂のときコヒーシンRec8のほかに、なにかべつの因子が発現して初めて、減数分裂する細胞の染色体がばらばらにならないように保護しているのではないかと考えました。そこで、スクリーニングするために生殖細胞からcDNAライブラリーをつくって、次々と未知の因子の候補とコヒーシンRec8とを体細胞分裂する酵母に強制的に発現させて、細胞増殖が阻害されるものを探しました。それでコヒーシンを守る因子が見つかりました。それが、シュゴシンです。

岸本 シュゴシンがコヒーシンを守っているから、染色体が離れないわけですか。

渡邊 はい。染色体の「X」の中央の部分をつなぎとめているのはコヒーシンですが、そのコヒーシンを守っているのがシュゴシンです。コヒーシンのリングは、リン酸化を受けると開いてしまうんですが、シュゴシンがホスファターゼという酵素を連れてきて、リン酸化を起こさないようにしているんです。
それで、酵母でシュゴシンを見つけたので、哺乳類でもシュゴシンが働いていることを確かめようとしました。マウスで実験してみると、やはり減数分裂をする細胞の染色体がばらばらにならないでいるためには、シュゴシンの働きが必要だとわかりました。ヒトでも、この働きが保存されているだろうということを示しました。

日本語的な命名で日本人による発見を印象づけ

岸本 シュゴシンの発見をめぐっては、渡邊先生とキム・ナスミス博士とでかなりの競争になったそうですね。

渡邊 そうですね。でも、はじめは競争になっていることを把握していませんでした。国際学会に出席するためオーストラリアに行ったとき、ナスミス博士の研究室を訪れたんです。その場で彼もコヒーシンを守るタンパク質を探しているんだと知りました。
その国際学会では、シュゴシンのことを発表する予定はなかったのですが、「ここで言っておかないと、ナスミス博士に追いつかれてしまう」と直感して、発表に踏み切ったんです。

岸本 その発表のときは、渡邊先生は、すでに「シュゴシン」と呼んでいたんですか。

渡邊 いえ、まだ「プロテクター」の意味をとって、「PRT」などと呼んでいました。けれども、その呼び名はほかの遺伝子と重複するので、よくありませんでした。

岸本 呼び名をいかに上手につけるかは、やっぱり大事ですね。

渡邊 そう思います。

岸本 シュゴシンは、守り神の「守護神」を意識されて名付けたんだろうけれど、どうして、この呼び名にされたんですか。

渡邊 ちょうどそのころ私の研究室に、外国人のポスドクが来ることになっていて、彼女が「日本語由来の呼び名にしたほうがいい」って言ってくれたんです。なぜかと聞くと、「日本語由来の呼び名にしておけば、日本人が見つけたとわかりやすく、印象づけられるから」ということでした。

岸本 なるほど。

渡邊 僕たちが「シュゴシン」と命名するとき、ナスミス博士たちは「それはよくない」などと言ってきたのですが、僕たちの研究材料を提供するから呼称は「シュゴシン」にするということで合意を得ました。
呼び名にこだわっていたからこそ、誰の発見かがぼやけずはっきりしたのかもしれないですね。

 

EYES

細胞分裂における染色体の分配を正しく導く「シュゴシン」