世界トップレベル研究拠点（WPI）慶應義塾大学ヒト生物学-微生物叢-量子計算研究センター(Bio2Q)は以下のとおり公開セミナーを開催しました。

Understanding biology by cryoEM analysis -AI-based design, toxin, in-situ structure etc –

日時：2026年7月24日（金）15:00 -17:00

会場: 慶應義塾大学　信濃町キャンパス　総合医科学研究棟　3階会議室

講演者１：
Atsushi Yamagata, PhD
Senior Scientist, Laboratory for Protein Function and Structural Biology RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research , Yokohamal, Japan

タイトル：
「ボツリヌス神経毒素およびラセタム系抗てんかん薬のシナプス標的化メカニズムに関する構造的知見」

要旨：
シナプス小胞糖タンパク質2A（SV2A）は、シナプス小胞に豊富に存在する膜タンパク質であるが、その生理学的機能については依然として十分に解明されていない。SV2Aは、ボツリヌス神経毒素の受容体として機能するほか、抗てんかん薬であるレベチラセタム（LEV）およびブリバラセタム（BRV）の分子標的としても作用する。

我々は、ボツリヌス神経毒素A2（BoNT/A2 Hc）の受容体結合ドメイン、ならびにLEVおよびBRVと複合体を形成したSV2Aの低温電子顕微鏡（cryo-EM）構造を決定した。ボツリヌス神経毒素は、タンパク質間相互作用およびタンパク質-糖鎖相互作用の両方を通じて、SV2Aの内腔ドメインを認識する。LEVおよびBRVは、外側へ開いたコンフォメーションをとるSV2Aの推定基質結合ポケットに結合する。新たに開発したラベルフリーのスペクトルシフトアッセイを用いて、BRVのプロピル基とSV2Aとの間のファンデルワールス相互作用が、LEVに比べてBRVの結合親和性が高い原因であることをさらに実証した。

本発表では、これらの構造研究と、近接依存型ビオチン同定法（BioID）を用いたSV2ファミリーの生理学的機能解明に向けた我々の最近の取り組みについて解説、さらに、シナプス密度の可視化を目的として、SV2Aを標的とした現在進行中のAI駆動型結合体設計プロジェクトについても紹介した。

講演者２：
Reiya Taniguchi, PhD
Team director, Laboratory for in situ Structural Biology RIKEN Center for Integrated Medical Sciences (IMS), Yokohama, Japan

タイトル：
「Cryo-ETによる核膜孔複合体の構造多様性の可視化」

要旨：
クライオ電子トモグラフィー（cryo-ET）は、複数の傾斜角で取得された一連の2次元投影画像から、計算機を用いて体積を再構成することにより、凍結生物試料の3次元構造を可視化する技術である。クライオ集束イオンビームミリングと組み合わせることで、クライオ-ETは細胞や組織内部の高分子複合体の構造を直接解析するための強力なツールとなっている。さらに、画像処理技術の最近の進歩により、粒子間の構造的異質性をその場（in situ）で詳細に解析することが可能になった。

本講演では、マウス胚性幹細胞における核膜孔複合体（NPC）のその場クライオ-ET解析結果について紹介した。この解析により、NPC粒子間に予想外の構造的異質性が明らかになった。蛍光イメージングを補完的な手法として用いることで、核膜の完全性を維持する上でNPCの構造が持つ機能的意義について知見を得ることができた。本研究は、in situにおける高分子複合体の構造的不均一性を解析する上でクライオ電子顕微鏡法が持つ強みを浮き彫りにするとともに、細胞生物学における根本的な課題に取り組む上でのその有用性を実証している。また、in situクライオ電子顕微鏡法の分野における現在の課題と今後の展望についても簡単に議論した。