BT 菌の殺虫性タンパク質を人為的に進化させる方法で「タンパク質殺虫剤」というジャンルを生み出す大学院生物システム応用科学府１．はじめに -タンパク質殺虫剤を創ろう世界の人口がいよいよ７０億に達し、食料の増産はますます人類にとって急務となってきた。できれば化学殺虫剤など使わない食料を食べたいが、殺虫剤がなければ地球の人口を賄えないのが現実だ。しかし、望みはある。土壌細菌BT菌が作る様々なタイプの殺虫性タンパク質に学んで、人に優しく地球を汚すことのない「タンパク質の殺虫剤」を作れば良いはずだ。 BT菌の電子顕微鏡写真。矢印が殺虫性タンパク質。 BT菌の殺虫性タンパク質は、あるグループの昆虫に対しては毒性を発揮するが、ヒトや他の動物、あるいは少し離れた関係の昆虫にさえも毒性がない。また、BT菌はどこの土壌にもいる、地球にとってはヒト以上になじみの深い生物だ。だから、この菌はオーガニック殺虫剤として５０年以上昔から使われてきた。しかし、開発費が高く、害虫に対応する品ぞろえが容易でなく、化学殺虫剤に比べて効き目の強いものが手に入りにくいなど、課題がたくさんある。そこで、我々は進化分子工学の手法を用いて、BT菌の殺虫性タンパク質を出発材料にして、それを目的の害虫に効くものに自在に進化させる原理を考案した。これが実現すれば、どんな害虫に対しても自在に殺虫剤が開発できるようになる。つまり、安心安全な「タンパク質殺虫剤」が生まれるのだ。２．殺虫性タンパク質の進化分子工学の基盤技術が完成した進化分子工学を実施するには、変異体タンパク質をその遺伝子とセットで選抜するシステムが必要だ。我々はそれをT7ファージに変異体タンパク質を提示させる「ファージディスプレイ」と言う方法で実現し特許を申請した。次に、昆虫の細胞上にある、殺虫性タンパク質が結合して作用の足場になる分子（受容体）を同定する必要がある。「進化」とはこ教授佐藤令一の分子により馴染むようにする（結合性を上げる）ことなのだ。検討の結果、受容体として働くタンパク質には２種類あることが分かった。一つ目は、以前から注目されてきたカドヘリン様タンパク質であるが、その受容体としての力は弱かった。２つ目は、ABCトランスポーターC2（ABCC2）と呼ばれる毒物排泄に関わるタンパク質で、その力はカドヘリン様タンパク質に対し1000倍も強かった。さらに殺虫性タンパク質が受容体に結合する部位を決めることが必要だ。殺虫性タンパク質の分子進化はこの部分の変異によって生じるはずだからだ。これに関してはまだ道半ばだが、現在のところ「ループ」（下図参照）と呼ばれる領域が重要であるとの感触を得ている。殺虫性タンパク質の分子モデル。→はループを示す。３．カドヘリン様受容体に対して進化させたが活性は生じなかった進化分子工学で、カイコに効く殺虫性タンパク質に、チャイロコメノゴミムシダマシのカドヘリン様タンパク質に対して結合性を持たせたが、殺虫活性は生まれなかった。やはり、カドヘリン様受容体の重要性が低いからだろうか。４．ABCC2 に対して進化分子工学を実施する準備最も重要な受容体と思われる「ABCC2」に対して進化分子工学を実施するために、現在 ABCC2の大量精製法を構築している。バキュロウイルスシステムと呼ばれる方法では確かに殺虫性タンパク質が結合する精製標品を手に入れることができたが、進化分子工学に必要な絶対量を取るにはお金がかかりすぎることが分かった。そこで今度は酵母の発現システムを試みている。