事業成果

生物のリボソームは非常に複雑な過程を経て作られている。例えば、大腸菌のリボソームは3種のリボソーマルRNA^※2と54種のタンパク質から構成され、さらに100種類近い補助タンパク質が機能することで合成される。単に材料があるだけではリボソームは作られない。それぞれの構成要素が決められた順番で結合し、段階ごとに構造を変化させながら組み立てられる。

この過程の複雑さが原因で、生体内のリボソームと同じ働きをする分子を人工的に生み出すことは困難であった。

※2　リボソーマルRNA
リボソームを構成するRNA。タンパク質を作る反応に関わる。

研究グループは、「細胞の中と同じ環境を試験管で再現すればリボソームを作れる」と考えた。

まず大腸菌を破砕してS150破砕液を得た。この溶液にはリボソームの形成に必要な多くの補助タンパク質を含むと考えられた。さらに、生体に多く存在する低分子化合物を加え、生物の細胞内に近い環境を再現した。次に、そこへ天然リボソーム、RNAポリメラーゼ（RNA合成酵素）、リボソーマルRNA遺伝子、54種のリボソームタンパク質遺伝子を加えた（図1）。

リボソームは、私たちの体内に存在するアミノ酸を合成に使用する一方、非天然モノマーは合成材料としてほぼ使用しないことがわかっている。なぜこのような違いがあるのか、その根本的な疑問は解明されていなかった。今回の人工リボソーム構築の成功によって、これまで難しかったリボソームの改変や評価が可能となり、リボソームの仕組みの理解に大きく貢献する可能性がある（図2）。

人工リボソームを設計し、非天然モノマーを効率よく重合できるようになれば、体内に吸収されやすく、飲み薬として利用できる優れた医薬品や、分解されにくく安定性の高い産業用酵素、環境負荷の少ないバイオプラスチックなどの開発が期待される。特に、D-アミノ酸を効率よく扱えるようになれば、従来にはない反応を担う酵素や、高い分解耐性をもつ医薬品の創出へと一歩近づく。