とにかく名著である。なにをもって名著とするか。自分にとっては、読後まで延々と続く鎮めようのない興奮がその証である。身体が打ち震えるかと思うほどの知的興奮だ。
宇宙の誕生が140億年前、太陽系と地球の誕生が46億年前、そのあと6億年が過ぎてようやく生命が誕生し40億年の月日が流れた。淡々とした日々の暮らしの中では、この悠久の時間の流れに思いを馳せることはまずない。40億年の重みを体感するような出来事にそうそう出会わないからだろう。しかし本書を読み痛切にその重み、いや凄みを感じ世界観が一変してしまった。まさに衝撃であった。地味なタイトルで、古本屋でろくに内容をチェックもせずにさくっと買ったものなのに。自分にとっては湯本貴和著の『熱帯雨林』以来の名著との出会いとなった。
著者の永田和宏氏は細胞生物学者で歌人でもある。理系と文系の両刀使いの珍しさゆえか、マス・メディア界での知名度は高い人物だ。現在はJT生命誌研究館の館長。
本書は６章の構成。著者は３章以降を書きたかったと、その執筆動機を明かす。１章と２章はタンパク質が合成される舞台となる細胞やＤＮＡの諸々の説明である。このあたりは生物学の標準的教科書の域を出ない。予備知識がない読者を想定しての前説部分といえよう。続く３章でタンパク質の成熟、4章でその細胞内外への輸送、5章でその終末、6章でその不良品の品質管理を詳説する。まさに「タンパク質の一生」を描き切るわけだ。といっても、全ての謎が解かれたわけではない。「まだよくわからない」と著者は律儀に注釈をつけていく。では逆に、どんなことが解明されているのか。それを辿る前に、そもそもタンパク質がヒトにとってどれだけ重要なものか、またタンパク質が正しく機能するために何が重要かを述べておこう。
ヒトの体内のタンパク質は、遺伝子との対応という観点では2～3万種類、多くて見積もっても５万種類と言われる。その全ての設計図はDNAに書きこまれている。子供が両親から受け継ぐものは、受精卵という細胞と設計図のみである。１個の受精卵が胎児の身体へと成長するにあたり、それ以外のツールは全くないのだ。設計図がタンパク質で出来ていないだけで、細胞においてはタンパク質がタンパク質自身やその他の高分子を合成し、その化学反応を促進するのも酵素と呼ばれるタンパク質、出来上がった化合物を適切な場所に届ける運び屋もタンパク質、さらにその輸送路もタンパク質で出来ており、それを細胞外に押し出すのもタンパク質なのだ。免疫で活躍する抗体も、インシュリンというホルモンもタンパク質である。ヒトの体を構成するモノ、それを円滑に動かすモノ、それらを作るモノさえもほとんどがタンパク質なのだ。
つまりヒトはタンパク質によって生かされている。いや実は生物全てがそうなのである。ヒトはタンパク質という王様の奴隷といっても良い。もしそれがちょっと機嫌を損ねたら、ヒトは簡単に死に至る。とにかく頭に叩きこまねばならないのは、ヒトの身体はタンパク質ワールドであること、そしてタンパク質にこれだけ多様な機能が要求されつつも、それが満足させられる理由は、その立体的な”かたち”によるということだ。
タンパク質が三次元空間に占める”かたち”。それこそが、その機能を決める。自然界と人工界、すなわち世界全体において、一体なにが重要か。抽象的にいえば、それは形と動きなのだ。三次元の空間に”形”がまず在って、その時間経過に沿った”形の変化”が、すなわち”動き”となる。動きが生じるのは自然界に備わる力学の法則や人間の意思による。細胞の世界には意思などない。すべてのイベントは物理的・化学的な法則に従わねばならない。重力が邪魔だからといって、それに逆らった動きを、意思の力で実行することはできない。そのような厳しい制約のもとで、細胞とタンパク質は、いかに豊穣な世界を築いてきたことか。細胞内部は様々な物質がごちゃごちゃにひしめき合って存在し、多様な化学反応が猛烈なスピードで行われる”最新鋭の工場”だ。工場とはあまりに人間的な比喩かもしれない。しかし、そこで行われているイベントを知れば知るほど、どちらが比喩なのか分からなくなる。歴史を振り返れば細胞の活動が先であり、工場がその後なのだから。
で、話を戻そう。タンパク質の一生を、本書に沿って具体的にみていこう。
３章は、タンパク質の立体構造は放って置けば自ずと構築されるのではなく、「分子シャペロン」と呼ばれる一群のタンパク質に介助されながら進むという話である。DNAからの転写と翻訳によって核の外でアミノ酸が連結されポリペプチドが作られる。それを一次構造というが、それが次にらせんになったり、シートになったりと形を作る（ユニットの形成）。この２次構造までは、そんなに手間がかからない。しかし、そのような複数のユニットが立体的に組み立てられるとき、それを三次構造と呼ぶが、様々な制約によって、あるべき形を作れない場合がある。この立体化をフォールディングというが、ミス・フォールディングする不良品がほとんどで、膜のタンパク質などは成功率が2％なのだ。もちろん不良品は、形が崩れているのだから期待される機能が果たせないのは当然である。なので、その成功のために介助役が必要となり、それが分子シャペロンの役割なのだ。例えば、ある分子シャペロンはゆりかごのような形態で、出来立ての一次構造のタンパク質をその中できちんと形をなすまで包んだり、もつれてぐちゃぐちゃになったときは、ドーナツ型の分子シャペロンがその穴にタンパク質を通して一列に揃えたり、また疎水部分が集まったときは、マスクのような形をした分子シャペロンがその部分を保護して水に触れないようにしたりと、まるで至れり尽くせりの世話焼き婆さんのような働きをするのである。もうこれだけの情報量で私はされてしまった。そんな話、今まで聞いたことない！！
ところで無事に立体化したタンパク質は、それだけでは何の役にも立たない。それが本来働くべき場所に行く必要がある。生産場所の近くで働けば良いケースもあるが、核内で仕事したり、細胞自身の骨格になったり、細胞外でホルモンとして機能したり、働く場所は様々である。ところが意思もない、地図もない、自分がどこにいるかも分からないという無い無い尽くしのタンパク質は、目的地にどのようにして辿り着くのだろうか。
４章では、その輸送の仕組みが説明される。これまた、驚嘆すべき精緻なからくりがなのだ。まず核の近くの中心体から微小管という輸送路が放射状に延びている。これもタンパク質で出来ている。そして路線の上を、上昇・下降する貨車のようなモータータンパク質（キネシンとダイニン）が存在し、それがタンパク質やその他の器官を積んで配送するのだ。また輸送の方式には２種類あって、タンパク質自身に行先の情報が書き込まれているハガキ型と、行先が同じ複数の物質をひとつに梱包してバルクで届ける梱包型がある。ハガキ型の場合、行き先の膜に、その住所が記してあり、ハガキの行き先の情報とそれが合致すると、タンパク質がその中に引き込まれる仕組みになっている。ミトコンドリアなどがその実例である。またその他の輸送の実例として、インシュリンやコラーゲンのケースが紹介されるが、そのような個別のケースでもそれぞれに特殊なからくりが備わっており、あまりの精妙なやり口に絶句させられる。いずれにせよタンパク質自身の目印と相手側の膜による受容によって輸送が完結するのであり、いかにかたちが重要かがわかる。
５章では、無事に活躍したタンパク質も、やがてその消滅を迎える様子が描かれる。私はここまで読み進めて、健気に頑張っているタンパク質を愛しく感じ、その死に言及されて少し胸を痛めた。しかし相手はモノである。感情移入してる場合か。それどころかヤツらは強靭かつ柔軟であり、私の悲しみなんて屁とも思わないだろう。というのもタンパク質が死ぬことは、アミノ酸に分解されることを意味するし、それは次のタンパク質の部品になるべく再利用（＝リサイクル）されるだけなのだ。死が消滅を意味するのではなくそれは再生なのである。
ヒトは日々200ｇ程度のタンパク質を合成するが、食物からの摂取は70ｇ程度であり、不足する130ｇのアミノ酸は体内のタンパク質を分解して手に入れるのだ。では、その死（＝分解）は、何をきっかけにして起こるのだろうか。2つのケースがある。まず変性したタンパク質が周りに悪影響を及ぼすときであり、次に分解によって別の機能を実現するためである。前者はまあ仕方ないことだし、後者は必須のことである。前者の具体的な例は次の６章で紹介されるので後回しにするとして、後者の例としては体内時計の調節が挙げられる。ここで私はのけぞった。それは以前読んだ本に、睡眠のプロセスには体内時計の働きが必須であると説明されていたものの、「体内時計って何やねん。そんな便利なもの、カラダのどこにあるねん」と、てっきり似非科学のホラ話かと思っていたからだ。しかし今でもWEB上では睡眠について、以下のような記載がある。
「体内時計に働きかけることで、覚醒と睡眠を切り替えて、自然な眠りを誘う作用があり、「睡眠ホルモン」とも呼ばれています。朝、光を浴びると、脳にある体内時計の針が進み、体内時計がリセットされて活動状態に導かれます。また、体内時計からの信号で、メラトニンの分泌が止まります。メラトニン（トリプトファンという必須アミノ酸を元に合成されるホルモン）は目覚めてから14〜16時間ぐらい経過すると体内時計からの指令が出て再び分泌されます。 徐々にメラトニンの分泌が高まり、その作用で深部体温が低下して、休息に適した状態に導かれ眠気を感じるようになります。」
「脳にある体内時計の針が進み、体内時計がリセットされて」かあ。「針が進み」ってさあ、どうなん？相変わらずインチキ臭い表現ではあるが、虚構の存在ではないらしい。というか、「リセット？そんな便利な機能もついとるんかい！」と眉唾度合いがさらに上がる。しかし実はとうの昔に、体内時計という現象を実際に司る時計遺伝子がいくつも発見されているのだ。2017年にはその遺伝子および作動メカニズムの発見に対し、ノーベル生理学・医学賞が与えられているのだ。別にインチキでも、嘘っぱちでもなかったのである。
ちなみに、ヒトの体内時計に基づく1日の周期（＝概日リズム）は25時間と言われていたが、その後、より精緻な実験が行われ、今では24時間10分となっている。この10分の意味は、このズレがもし修正（＝リセット）されずにいると、30日で300分（＝10分×30日）、すなわち5時間ほど周期が後ろにずれることになる。すると仮に22時に眠気に襲われていた人は、30日後には夜中の3時に眠たくなるわけだ。私が常々、疑問に感じていたのは、このリセットのやり方である。
本書ではショウジョウバエの例で、このリセットを説明する。その概略はこうだ。時計遺伝子にa遺伝子とb遺伝子があり、それぞれがＡタンパク質とＢタンパク質を核外で合成する。それが細胞内で増えてくるとＡとＢが合体し、核内に戻り、DNAに作用して両タンパク質の合成を止める。そして朝になり眼球に太陽光が入ってくると、その効果で、今まで作られたタンパク質が一斉に”消滅”し、また遺伝子が活性化することで、AとBのタンパク質を作り始めるのだ。この一斉消滅（＝タンパク質の分解）こそ、体内時計のリセットを分子レベルで説明することになるのだ。これを知ったときの私の爽快感といったら！「なんだよ、体内時計ってマジもんだったんかあーー」と叫びたくなった。
さてタンパク質の分解の手法には２種類あってオートファジー型とユビキチン・プロテアソーム型がある。前者は不要な物質を一括して膜内にとりこみ、そこにリソソームというタンパク質の分解酵素を大量に含んだ器官が合体し、不要なタンパク質を一網打尽に分解するものだ。ただし分解されたアミノ酸で有用なものは、当然ながらリサイクルする。後者は特定の不良タンパク質に目印をつけそれを分解しにかかる。タンパク質も毒や熱など様々なストレッサーにさらされて変性してしまう。変性とは立体構造が崩壊することだ。するとそれに気づいて元に戻す機構があれば良い。それが不良品の品質管理である。
6章は、細胞がそういった品質管理のために、多段階の修正システムを持っているという凄まじい話である。「あんた、その現場を見たの？」と問い質したくなるほどだ。タンパク質の多くは小胞体という細胞内小器官の内部で作られるが、もし不良品が生じると、その内部に留め置き、それを外部に流出させない仕組みをもつ。ただしその機構はまだ明らかではないらしい。それ以外に4つの対応が考えられる。まずは同種のタンパク質の生産停止、次に不良品の修理、それでもダメなら不良品の解体と部品のリサイクル、最後は製造中止である。細胞の働きでいうと、mRNAからポリペプチドへの翻訳の停止、分子シャペロンによる修正、小胞体関連分解、細胞のアポトーシス（自死）である。この対応も同時に行われるのではなく、この順序で行われるのだから、もう驚くしかない。きちんとそれによって生じるコストとのバランスを考えて、対応策を実行しているのだ。
この品質管理という研究分野は、ヒトにとってとりわけ重要なものになった。不良品の品質管理がうまく働かず、結果としてタンパク質の変性・凝集を引き起こし、それが原因で生じる病気がいくつも発見されたからだ。有名なものでは、白内障やアルツハイマー病、パーキンソン病などがある。特に神経細胞では、内部のタンパク質がなんらかの原因で変性し凝集して細胞が壊死してしまうと、その再生が利かないため病状がどんどん悪化する。人間の細胞の再生能力は個々の器官によって差がある。フルに再生できる肝臓などと違って、心臓と神経はいったんその細胞が死ぬと補充が利かないのが難点であり、細胞の死が致命的となるのである。品質管理の研究が重要なのは、不良タンパク質の修復システムの欠点を明らかにすることが、再生能力のない細胞の危機を救うことに繋がっていくからである。
生命が誕生してからの40億年。悠久の歴史は進化の試行錯誤を通じて驚くべき精緻なシステムを創造した。タンパク質は、それをまざまざと実感させるのに、この上ない素材である。私はその重みに痺れまくって、合理性の極致を感じてしまった。それは私だけだろうか。本書にも登場する吉田賢右氏が、科学の謎について「なぜ、そうなのか。」と執拗に問い続ける人に対し、こう答えている。
「一番簡単な答えは、無計画無作為な物理法則の下でこんな巧妙な調和のとれたものができるはずがない、高度な知性を持った超越者が世界を設計し作成したのだ、というものです。昆虫学者のファーブルなどの科学者もそう考えていましたし、今でもインテリジェント・デザインという超越者の存在を主張する有力な運動が米国にあります。」と。
科学者はもちろん一番簡単な答えに逃げはしない。謎に執拗に挑戦して、これからもどんどん知的興奮を与えてくれることを心から望むばかりだ。
