【本学研究者情報】

〇多元物質科学研究所　准教授　鬼塚和光
研究室ウェブサイト

〇学際科学フロンティア研究所　准教授　佐藤伸一
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 核酸の特殊構造（G四重鎖：G4^（注1））と相互作用するタンパク質を、光触媒^（注2）反応を用いて幅広く探索する新しい技術、光触媒近接標識法^（注3）を開発しました。
• この新技術をヒト細胞の核抽出液に適用した結果、糖代謝において重要な役割を担う酵素ヘキソキナーゼ1（HK1）^（注4）がG4構造に選択的に結合することを発見しました。
• 本手法は高次構造を持つ核酸とタンパク質の複雑な相互作用ネットワークを幅広く解明する強力なツールとなり、核酸が関与する生命現象の理解や新たな治療標的の発見に貢献することが期待されます。

【概要】

DNAは二重鎖だけでなく、グアニンが豊富な領域では四本鎖の特殊な構造（G四重鎖：G4）をとります。G4はテロメアやがん遺伝子の領域に現れて遺伝子の働きを左右しますが、そこに結合するタンパク質の全体像は分かっていませんでした。

東北大学多元物質科学研究所の鬼塚和光准教授、同大学学際科学フロンティア研究所の佐藤伸一准教授（ディスティングイッシュトアソシエイトプロフェッサー）、静岡大学理学部の大吉崇文准教授らの研究グループは、光触媒を組み込んだG4に光を当て、近くにあるタンパク質だけに目印を付ける新技術を開発しました。ヒト細胞の核抽出液に適用した結果、糖代謝の第一段階を担う酵素ヘキソキナーゼ1（HK1）が、二本鎖DNAではなくG4を選択的に認識し、強く結合することを発見しました。HK1が核酸の高次構造と直接結合することを示した報告例はこれまでになく、新しい発見です。本研究成果は、核酸が関与する生命現象の理解や新たな治療標的の発見に貢献することが期待されます。

本成果は、2026年8月27日（ロンドン時間）付けで、国際科学誌Communications Chemistryに掲載されました。

図1. 本研究で開発した光触媒近接標識法の概念図

【用語解説】

注1. G四重鎖（G4）：グアニン（G）塩基を多く含むDNAやRNAの領域が形成する、四本鎖の特殊な立体構造。テロメアや遺伝子のプロモーター領域に存在し、遺伝子発現を制御している。

注2. 光触媒：光を吸収してエネルギーを受け取り、周囲の分子に化学反応を引き起こす分子。本研究ではルテニウム錯体とBODIPY（ホウ素含有蛍光色素）を用いた。

注3. 光触媒近接標識法：光を照射することで活性化する光触媒を用い、その近傍にあるタンパク質などを化学修飾して目印をつける技術。目印を手がかりに標的分子を回収・同定できる。

注4. ヘキソキナーゼ1（HK1）：細胞内に取り込まれたグルコースをリン酸化し、糖代謝（解糖系）の最初のステップを担う重要な酵素。通常はミトコンドリア外膜に局在する。

【論文情報】

タイトル：Photocatalytic proximity labeling for the identification of G-quadruplex DNA-interacting proteins
著者：Ahmed M. Abdelhady, Shinichi Sato*, Tatsuki Masuzawa, Keishi Deguchi, Mizuki Oba, Takemaru Sato, Nodoka Mase, Toshifumi Yamanaka, Jamila Abbas Osman, Maho Kato, Keita Nakane, Zhengyi Liu, Kazuki Kuwahara, Satoru Nagatoishi, Kouhei Tsumoto, Fumi Nagatsugi, Takanori Oyoshi*, Kazumitsu Onizuka*
*責任著者：東北大学多元物質科学研究所 准教授 鬼塚和光、東北大学学際科学フロンティア研究所 准教授 佐藤伸一（ディスティングイッシュトアソシエイトプロフェッサー）、静岡大学理学部／グリーン科学技術研究所 准教授 大吉崇文
掲載誌：Communications Chemistry
DOI：10.1038/s42004-026-02170-9

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学多元物質科学研究所
准教授 鬼塚和光（おにづか かずみつ）
TEL: 022-217-5634
Email: kazumitsu.onizuka.d7*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学多元物質科学研究所 広報情報室
TEL: 022-217-5198
Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）