研究内容

プロテオームとは、なぜプロテオームか?

ゲノム解析

生命科学者は、どのような生体分子群が、どのように相互作用しているかを明らかにすることで、生命現象を説明することを目標にしています。生命現象をつかさどる主役はタンパク質なので、どのタンパク質が、いつ、どこで、誰と何をしているかが研究の対象となります。これまでのたくさんの研究によって多くの事実が解き明かされ、生命現象を説明する膨大な情報が蓄積されています。

しかし、すべての生命現象を説明できるようにはなっていません。まだ知れていないタンパク質因子が数多く存在し、それらがどのように働いているのかが分からないこともその要因です。そこでまず、生物ごとに、それらの因子を根こそぎ探しだそうという巨大な研究プロジェクトが実施されました。「染色体（chromos ome ）」上に存在し、調和のとれた生活を行ううえで必要なすべての「遺伝子（ gen e）」のセット一組をまとめて「ゲノム（genome）」と呼ぶので、このプロジェクトは「ゲノム計画」と名付けられました。染色体DNAの塩基配列をすべて読み取り、タンパク質の構造(アミノ酸配列)を暗号化している「遺伝子」の領域を特定し、その生物中に存在するすべてのタンパク質をカタログ化することが第一の目的です。その解析の結果、大腸菌では4,000、酵母菌では7,000、ショウジョウバエでは14,000、ヒトでは25,000の遺伝子が見出されました(既知遺伝子と予測遺伝子の合計)。多少の修正は必要としても、このゲノム解析によって、基本的にすべてのタンパク質の遺伝子が解明され、DNAチップを利用した解析などで、どの遺伝子がどこで活動しているかをあらわす「転写」のレベル（タンパク質合成のためのメッセンジャーRNAの合成)を包括的に解析することができるようになり、基礎生物学から医学、薬学などの応用まで、幅広い分野で革新的な発展を遂げています。

しかし、これまでの知見を基に、それぞれの遺伝子産物、すなわちタンパク質の働きを予測してみると、半分以上はこれまでに見たことも無い、知られているどのタンパク質とも異なる姿や形をしており、それが本当にタンパク質として存在しているのかも分からない状況だということがわかりました。したがって、生体の中にあるタンパク質そのものを解析することが次の課題となってきました。

プロテオーム解析

生命活動を実際に担っているタンパク質の働きの程度（活性）は、遺伝子の活動（転写量）と必ずしも一致するものではありません。タンパク質が、不活性な前駆体として合成、貯蔵され、必要なときに活性化され、利用されることはよく知られています。

したがって、タンパク質の機能を知るためには、「どれくらい合成命令をうけたか」よりも、「どのくらい活性化されているか」という情報のほうが重要な手がかりになります。活性化の状態は、タンパク質が合成後に受ける「翻訳後修飾」と呼ばれるさまざまな修飾や、他の因子との相互作用の状態によって変化しますので、生体の中に実在するタンパク質の状態を解析することが重要になります。いつ、どこで、どのタンパク質が、どんな状態または構造で、誰と相互作用しているかを、今までに行われてきた個別的な研究とは違う包括的な視点で解析するアプローチが、未知のタンパク質の働きを知り、生命の不思議を分子のレベルで総合的に解明するために重要であることが認識されるようになりました。遺伝子すべてを「ゲノム」と称したことになぞらえ、そこに存在するタンパク質（Protein）のすべてを「プロテオーム（Proteome）」と称する提案が1995年になされたことをきっかけにして、タンパク質のすべてを網羅的に解析する「プロテオーム解析」が注目され、現在では21世紀の生命科学を先導する「ゲノム科学」の中心として期待されています。

ポイント

未知の遺伝子の機能を探るには、その遺伝子が、どんなタンパク質を暗号化して、いつ、どこで、どのような姿で活動しているかが、手がかりになる。
遺伝子の活動の状況が、全遺伝子を対象としたレベル（ゲノムレベル）で解析できるようになった。
遺伝子の活動状況に加えて、実働因子であるタンパク質の活性の程度の分析が生命現象を解析するための正確な手がかりを与える。
遺伝子機能をゲノムレベルで解析することと同様、生体内に実在するタンパク質セットを包括的に解析するアプローチが注目されている。
生命活動のある瞬間に細胞や組織、または個体に存在するタンパク質全体を「プロテオーム」と呼ぶ。