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研究紹介
構造と機能の関係
私たちの研究室では高分子の分子レベルの構造をX線回折法を主体に各種手法を用いて解析し，機能との関係を研究しています。これは故 田所宏行先生を教授として始まったこの研究室設立から続くテーマでもあります。
対称物質として，生体中の分子モーターや関連する蛋白分子，合成高分子，それらのモデル化合物，高分子と低分子化合物の複合体などを扱っています。
また，既存の装置では測定困難な状態・条件の固体構造を研究するための解析手法の開発・改良も行っています。
- 分子モーターとその周辺の蛋白分子の構造解析
- アミノ酸酸化酵素の結晶構造解析
- 高分子／低分子複合体の構造とその形成機構に関する研究
- 脂質および鎖状分子（脂肪酸・脂肪酸トリグリセリド，n-alkane，コラーゲンモデルペプチド）の構造化学的研究
- 繊維状高分子（合成高分子，コラーゲン等）の結晶構造解析
- 測定装置の開発
分子モーターとその周辺の蛋白分子の構造解析 (分子モーターの部品の構造と機能、生体高分子輸送装置の構造と機能)
細菌の運動器官であるべん毛は，回転モーターである基部体とらせん型プロペラとしてはたらく繊維からなる超分子ナノマシンである。
基部体はタンパク質の複合体が集合して形成されているが，いくつかのタンパク質や複合体は他の用途に使われているタンパク複合体と構造が酷似していることが分かっている。
そのため，一つの複合体の構造を解明することで，類似の複合体の構造・機能の情報が得られることが期待され，世界中で構造解析が競われている。
べん毛を構成するタンパク質は基部体にある独自のタンパク質輸送装置によって細胞からべん毛の先端へと輸送され，そこに結合することでべん毛の構築は進む。
この輸送装置は6種類の膜タンパク質からなる膜貫通型輸送ゲートと3種類の可溶性タンパク質から構成され，この３種類の可溶性タンパク質のつくる複合体の立体構造はあらゆる生物がもつF型ATP合成酵素の一部とそっくりである。
この基部体にあるべん毛の部品の輸送装置は，ある種の細菌が宿主細胞にタンパク質を注入する輸送装置と良く似ていることが分かっています。
シンジオタクチックポリスチレンの抱接結晶 (機能性分子のゲスト化、ゲスト交換反応の機構)
ポリスチレン（PS）はポリエチレン（PE）・ポリプロピレン（PP）と並ぶ汎用高分子の代表例の一つであり，化学に縁のない人もその名は聞いたことがあるぐらいさまざまな用途に使用されている。
ただし，一般に使用されているのは側鎖の立体配置がランダムな非晶性のアタクチックポリスチレン（aPSやat-PS等と表記される）である。
立体規則性ポリスチレンの一つであるイソタクチックポリスチレン（iPSやit-PS等と表記される）は，結晶化速度が低いために成形に時間が掛かることから，実用材料としては使用されていない。
これに対し，シンジオタクチックポリスチレン（sPSやst-PS等と表記される）は結晶化速度が高くまた高融点のため，（融点が分解温度に近いという加工上の問題はあるが）エンジニアプラスチックとして利用されている。
シンジオタクチックポリスチレンは，溶媒存在下での結晶化により，溶媒分子を結晶格子にゲストとして含む抱接結晶化を起こすことがある。この抱接結晶は様々な応用が考えられる興味深い材料であり，当研究室ではゲスト交換に注目し，その挙動を調べている。
脂肪酸トリグリセリドの静的および動的構造 (サブテーマ１、サブテーマ２)
脂肪酸のグリセリンエステルは脂質として生体中ではさまざまな役割を果たしている。生体中で望まれる機能を果たすように，密に詰まることができる飽和脂肪酸，その立体配座から嵩張ってしまうcis不飽和脂肪酸がうまく組み合わされる。
コラーゲンの構造 (モデルペプチドの精密構造解析、高次構造形成)
コラーゲンは動物では体内で最も存在量の多いタンパク質であり，そのアミノ酸配列は３残基毎にGlyが存在するシーケンスが1000残基以上連続するという特徴を持っている。このペプチド鎖の特徴的なシーケンス部分が３本で撚り集まり，３重ラセン構造を形成する。主要なコラーゲンではこの３重ラセンが集まり，高次構造として繊維を形成する。
コラーゲン繊維のX線繊維図形はブロードで少ない回折パターンを示し，それのみで一意に構造の決定をするのは困難である。そのため，大まかな構造は判ってはいるが原子レベルでの相互作用等は未だに明らかになっていない。
(Pro-Pro-Gly)4-Hyp-Asp-Gly-(Pro-Pro-Gly)4の結晶構造
我々は繊維形成の初期において，３重ラセン部分の静電相互作用が支配的であると考え，モデルペプチドから得られた精密な３重ラセン構造から静電相互作用を評価した。
得られた静電ポテンシャルの極小はコラーゲン繊維のD-stagger構造と良く一致する。
繊維状高分子の構造解析
そのため，直鎖状高分子については，一軸配向した繊維状の試料から繊維写真を測定し，少ない回折点データを元に制約を掛けて構造を精密化する手法がよく取られる。この精密化手法の一つがLALS（Linked-Atom Least-Squares）法であり，Windowsパソコンで容易に解析できるように開発したソフトウェアがWinLALSである。
測定装置開発
市販の装置をそのまま使用しているだけでは我々が注目している領域を観測することが不可能な場合がある。場合により，装置メーカーと協力して装置の開発を行うこともある。
傾斜顕微赤外分光器 日本分光（株）と共同開発
市販の顕微赤外分光器は光学系の制約が大きいという測定上不利な点がある。高強度で偏光測定が可能であり，かつ試料を動かさずに観測する一点に対して入射方向を変える（斜入射）ことができる光学系を開発した。
