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ポストゲノム時代を迎えた約20年前，次世代の重要な研究課題の一つとして注目されたのが分子修飾でした。ヒトをはじめ多くの生物種で全ゲノム配列が決定され，その調節機構としてDNAやヒストンの修飾によるエピゲノム制御が大きな研究領域として脚光を浴び，更に新たなRNAの分子形態や分子修飾が同定されて遺伝子機能の理解が大きく発展しました。一方では，質量分析法の開発と応用によってプロテオミクス研究もまた新たな一領域を形成し，タンパク質修飾の様々なパターンや機能，疾患との関連などが次々と明らかになっていくと共に，X線結晶構造解析やNMR分光法によって，タンパク質機能における分子修飾の意義について，構造面からどんどん理解が深まっていきました。最近では，昨年のノーベル化学賞の受賞対象となったクライオ電子顕微鏡の急速な開発によって，更に複雑な生体高分子複合体の高次構造がどのように様々な生命現象の物質的基盤となっているのか，今までには予想もできなかったレベルで明らかになりつつあります。更には，次々に開発される可視化技術や分子操作法によって細胞内外での分子修飾の動態や機能が詳細に解析され，分子修飾研究は多くの研究領域と広いつながりを見せています。
こうしたなかで，多くの新しい分子修飾が生物学的な役割と共に同定され，更には古典的な分子修飾についてもこれまで知られていなかった機能や生物学的意義といった新しい側面に光が当てられてきました。本特集は，ポストゲノムの幕開け前後からのタンパク質・核酸の分子修飾に対する知識体系の蓄積を1冊にまとめようという意図で企画しました。それぞれの分子修飾について直接ご研究されている方，造詣の深い方々に執筆していただきましたが，なかにはまとめにくい項目も少なくなかったにもかかわらず，著者の皆様のご尽力のおかげで大変充実した内容になりました。編集委員一同，心より感謝申し上げます。
雑誌目次
生体の科学69巻5号
2018年10月発行
雑誌目次
増大特集 タンパク質・核酸の分子修飾
特集「タンパク質・核酸の分子修飾」によせて フリーアクセス
著者： 『生体の科学』編集委員一同
ページ範囲：P.383 - P.383
Ⅰ．細胞核での分子修飾 DNA
メチル化
著者： 牛島俊和 , 竹島秀幸
ページ範囲：P.384 - P.385
DNAメチル化は代表的なエピジェネティック修飾であり，発生･分化を制御する。体細胞分裂時にはDNAメチル化状態は維持される一方，発生過程などでは，新たなDNAメチル化や受動的および能動的な脱メチル化が起こる。遺伝子プロモーター領域CpGアイランドのDNAメチル化は，ヌクレオソームの配置や構造の変化を通じて遺伝子発現を強力に抑制する。DNAメチル化異常はがんの原因となり，その他の疾患との関連も示されている。
ヒドロキシメチル化
著者： 中村肇伸
ページ範囲：P.386 - P.387
DNAのヒドロキシルメチル化は，メチル化シトシンが水酸化されることにより生じる。ヒドロキシメチル化シトシンは，様々な細胞や組織中のゲノムに存在するが，脳，着床前初期胚，および胚性幹細胞に多量に含まれ，メチル化シトシンが脱メチル化される際の中間体として機能し，遺伝子の発現制御に重要な役割を果たす。
脱アミノ化
著者： 若江亨祥 , 村松正道
ページ範囲：P.388 - P.389
APOBECファミリーは，デアミナーゼ活性によりDNAのシトシンをウラシルに変換する酵素群である。AIDは遺伝情報を改変することでリンパ球の多様性を生み出す一方，APOBEC3はウイルスの遺伝情報を破壊し，抗ウイルス分子として機能する。一方で，AIDやAPOBECの病的な発現は発がんにつながるという面もあり，本稿ではAID/APOBECによるDNA変異活性により制御される多様な生命現象について概説する。
RNA
メチル化
著者： , 岡村均
ページ範囲：P.390 - P.391
RNAのメチル化修飾のなかでmRNAに関しては，長らく解明されていなかった。最近，3’-UTRや長いエクソンでのN6-メチルアデノシン（m6A）がmRNAのメチル化修飾として注目されている。m6Aは発生期に働くのみならず，成体においても生理学的な意味を持ち，概日リズムの周期の決定に重要な働きをする。
シュードウリジン化
著者： 北川翔 , 鈴木勉
ページ範囲：P.392 - P.393
シュードウリジン（Ψ）は，ウリジンが異性体化された構造を持つRNA修飾で，様々なノンコーディングRNA（ncRNA）やmRNAに広く存在することから，しばしば第5の塩基とも呼ばれる。ΨはRNA鎖のリン酸ジエステル骨格の安定化や，塩基対合を強化する役割が知られている。Ψ修飾酵素の変異はしばしばRNAの機能異常を引き起こし，X染色体連鎖先天性角化不全症（X-DC）や，鉄芽球性貧血を伴うミトコンドリアミオパチー（MLASA）などの疾患の原因となる。
脱アミノ化
著者： , 飯笹久
ページ範囲：P.394 - P.395
RNA脱アミノ化酵素は，加水分解的脱アミノ化反応によりRNA中の核酸を別の核酸へと変換する。アデノシンを基質としイノシンへと変換する酵素と，シトシンを基質とし，ウラシルへと変換する酵素がある。これら酵素は，DNA変異なしに，RNAにのみ変異を挿入している。
チオ化
著者： 鴫直樹
ページ範囲：P.396 - P.397
RNA塩基のチオ化修飾は，tRNAのアンチコドン周辺を中心に全生物にみられる。チオ化修飾は，①正確なコドン認識や，②tRNAの立体構造の安定化などに寄与し，正確で効率的なタンパク質合成を支えるという重要な役割を果たしている。その存在は1960年代から知られていたが，近年では複雑な生合成酵素群の同定，ゲノムワイドな機能解析などにより急速にその生体内での機能の理解が深まっている。
ヒドロキシル化
著者： 鈴木健夫 , 鈴木勉
ページ範囲：P.398 - P.399
RNA修飾のなかにはヒドロキシル化（水酸化）された修飾体が存在する。また，RNAの脱メチル化は，メチル基への水酸化反応がかかわる。tRNAのアンチコドンに導入される水酸化修飾は，正確なコドン認識に重要な役割を担う。RNAの水酸化および脱メチル化は，Fe（Ⅱ）/2-オキソグルタル酸（2OG）依存オキシゲナーゼに分類される酵素が触媒する。
ヒストン/核内タンパク質
アセチル化
著者： 山下りえ , 堅田明子 , 中島欽一
ページ範囲：P.400 - P.401
細胞核内における分子修飾のなかで，最も古くから研究がなされているものの一つはヒストンタンパク質のアセチル化修飾である。ヒストンアセチル化は“書き手”である酵素によって導入され，アセチル化を認識するタンパク質“読み手”を介して様々な複合体をリクルートすることで主に転写活性化に関与する。また，非ヒストンタンパク質のアセチル化はタンパク質の活性や結合に関与し，細胞内のシグナル伝達に重要な役割を果たす。
脱アセチル化
著者： 中山潤一
ページ範囲：P.402 - P.403
ヒストンのリシン残基へのアセチル化は，一群の脱アセチル化酵素の作用によって取り除かれる。脱アセチル化酵素は反応の特徴から大きく2種類に分けられ，更に構造的な特徴から4つのクラスに分類される。脱アセチル化は，ヒストンの電荷を変化させ，クロマチンの構造の変化をもたらし，転写の抑制につながる。ヒストンのアセチル化制御の異常は，がん，神経疾患など，様々な疾患と関連していることが明らかにされ，脱アセチル化酵素の阻害剤の開発が精力的に進められている。
メチル化
著者： 前田亮 , 立花誠
ページ範囲：P.404 - P.405
ヒストンを含む細胞内タンパク質のメチル化は，主にリシン残基とアルギニン残基に修飾される。ヒトのタンパク質に含まれるリシンまたはアルギニン残基のうち，およそ4,000個の残基がメチル化修飾を受けるとされている。リシン残基のメチル化は，
脱メチル化
著者： 岡下修己 , 立花誠
ページ範囲：P.406 - P.407
ヒストンや核内タンパク質の脱メチル化は，主にリシン残基とアルギニン残基〔リシン残基はモノ・ジ・トリメチル化を受け，アルギニン残基はモノ・ジ（対称性または非対称性）メチル化を受ける〕に起こる。脱メチル化酵素により反応様式は様々であるが，メチル化修飾の制御を介して遺伝子の発現調節やタンパク質の機能調節に深くかかわっている。
モノユビキチン化
著者： 立石智
ページ範囲：P.408 - P.409
モノユビキチン化とは，基質タンパク質に1つのユビキチン（Ub）タンパク質が共有結合により付加される翻訳後修飾である。モノユビキチン化されたタンパク質はアダプタータンパク質と呼ばれるタンパク質により特異的に認識され，細胞内の別の部位へ運搬されることにより，エンドサイトーシス，DNA修復，損傷乗り越え複製，転写調節，シグナル伝達など様々な機能に関与している。
リン酸化（セリン・スレオニン）
著者： 中西真
ページ範囲：P.410 - P.411
ヒストンタンパク質のリン酸化は，様々な種類のヒストンタンパク質で可逆的に制御されている（表）。とりわけヒストンH2A，H2B，H3，H4のコアヒストンでは，主にアミノ末端やカルボキシル末端のテール部分に観察される。①細胞周期の進行やDNA損傷，あるいは炎症反応などの外界からの刺激に応答した多様なタンパク質のクロマチンへの局在制御や，②遺伝子の転写制御に重要な役割を果たしている。
シトルリン化
著者： 有田恭平
ページ範囲：P.412 - P.413
ヒストンタンパク質中のアルギニン残基は，ペプチジルアルギニンデイミナーゼ（PAD）によってシトルリン残基に変換される。シトルリン化はアルギニン残基の正電荷を消失させ，クロマチンの高次構造の変化を起こし，遺伝子発現を制御する翻訳後修飾である。また，PADは非ヒストンタンパク質もシトルリン化し，遺伝子発現を制御する。
ADP-リボシル化
著者： 上田國寛 , 高松邦彦 , 岸田あおい
ページ範囲：P.414 - P.415
ADP-リボシル化は，NAD＋をADP-リボシル基供与体として行われるタンパク質の翻訳後修飾である。転移されるADP-リボシル基が1個だけのモノADP-リボシル化と，複数個が順次転移・重合されるポリ（ADP-リボシル）化がある。前者は病原微生物の発症要因として，後者は損傷したゲノムDNAの修復に重要である。
著者： 廣澤瑞子 , 早川晃司 , 田中智 , 塩田邦郎
ページ範囲：P.416 - P.417
ヒストンの
アシル化
著者： 川島茂裕
ページ範囲：P.418 - P.419
近年の質量分析技術の発展により，タンパク質のリジン残基は，アセチル化だけではなく，ブチリル化，マロニル化，3-ヒドロキシブチリル化などの様々な種類のアシル化修飾を受けることが明らかになった。本稿では，ヒストンのアシル化の機能や制御について，最新の研究で明らかになった知見をまとめて紹介する。
Ⅱ．細胞質/オルガネラでの分子修飾 タンパク質合成
ホルミル化
著者： 富田（竹内）野乃
ページ範囲：P.420 - P.421
バクテリアと真核細胞のオルガネラにおけるタンパク質合成は，ホルミルメチオニンで開始される。開始メチオニルtRNAがホルミル化を受けて
ジフタミド修飾
著者： 小池雅昭
ページ範囲：P.422 - P.423
ジフタミド修飾はペプチド鎖伸長因子eEF2にのみ同定されており，かつ，すべての真核生物で保存されている翻訳後修飾である。ジフタミド修飾はeEF2のペプチド鎖伸長活性に関与することが示唆されているが，詳細な分子機構，またその生理的意義はいまだ未解明である。
ハイプシン化
著者： 松山晃久 , 吉田稔
ページ範囲：P.424 - P.425
ハイプシン化は今から40年以上前に発見された，eIF5Aタンパク質にのみ起こる極めてユニークな翻訳後修飾である。この修飾はeIF5Aの機能にとって必須であることから，ハイプシン化の機能はeIF5Aの機能とは切っても切り離せない関係にある。近年，eIF5Aは，リボソームだけでは翻訳しづらい特定のアミノ酸配列に対して，翻訳を促進する役割を持つことが明らかになってきている。
細胞内シグナル
リン酸化（セリン/スレオニン）
著者： 寺井健太 , 松田道行
ページ範囲：P.426 - P.427
タンパク質のセリン/スレオニンのリン酸化は，全タンパク質の30％以上において観察される。①タンパク質リン酸化による三次構造変化，特にリン酸化酵素の活性化や②リン酸化ペプチドを介するタンパク質間相互作用の誘導がその重要な機能である。
リン酸化（チロシン）
著者： 笹島仁 , 大場雄介
ページ範囲：P.428 - P.429
タンパク質のチロシン残基における可逆的なリン酸化は，細胞の増殖，分化，接着や免疫反応などにおけるシグナル伝達に関与する。チロシンリン酸化酵素自身におけるチロシンリン酸化は，酵素活性や細胞内局在，アダプタータンパク質との結合に変化をもたらし，基質のチロシンリン酸化を介してシグナル伝達を調節する。
リン酸化（セリン/スレオニン/チロシン）
著者： 今城正道 , 松田道行
ページ範囲：P.430 - P.431
ERK（extracellular signal-regulated kinase）MAP（mitogen-activated protein）キナーゼカスケードは，増殖因子やサイトカインの受容体，Gタンパク質共役型受容体などの下流で活性化し，細胞の増殖や分化，移動など，様々な細胞機能を制御するシグナル伝達経路である。近年の研究により，個々の細胞内におけるERK活性の経時的測定が可能となり，ERK活性の複雑な動態とその生理的意義があらためて注目されている。
リン酸化（ヒスチジン）
著者： 饗場浩文
ページ範囲：P.432 - P.433
ヒスチジンのリン酸化は細胞内情報伝達にかかわる2成分制御系（His-Aspリン酸リレー系とも呼ばれる）に関与する。反応をつかさどるヒスチジンキナーゼは，各種シグナルのセンサーとして機能し，刺激に応答して自身のヒスチジンをリン酸化する。その後リン酸基が，ヒスチジンから各種細胞応答にかかわるレスポンスレギュレーターのアスパラギン酸へと転移されることによって情報が伝えられる1）。
脱リン酸化（セリン/スレオニン）
著者： 高井章
ページ範囲：P.434 - P.435
タンパク質のセリン/スレオニン残基の脱リン酸化は，キナーゼに比べはるかに種類の少ない酵素群によって触媒される。多様な機能に必要な基質特異性や活性調節は，多くの調節サブユニットとの結合によって実現されている。
脱リン酸化（チロシン）
著者： 畠山昌則
ページ範囲：P.436 - P.437
チロシン残基の可逆的リン酸化は，増殖，接着，運動，分化といった基本的な細胞機能の制御に深くかかわるシグナル伝達を担う重要な生化学的修飾である。タンパク質のチロシンリン酸化レベルは，細胞内におけるタンパク質チロシンリン酸化酵素（チロシンキナーゼ；PTK）とタンパク質チロシン脱リン酸化酵素（チロシンホスファターゼ；PTP）の相対的な力関係により決定され，チロシン脱リン酸化酵素の質的・量的異常は悪性腫瘍に加え，発生異常，代謝異常，免疫病など多彩な疾患発症に深くかかわる。
アセチル化/脱アセチル化
著者： 英山明慶 , 岡本浩二
ページ範囲：P.438 - P.439
ヒトでは全タンパク質の80％以上が，N末端のアミノ酸にアセチル基を付加される。N末端アセチル化はタンパク質の安定性，局在，相互作用など，多様な機能制御に関与している。
酸化還元状態
ヒドロキシル化
著者： 田久保圭誉
ページ範囲：P.440 - P.441
タンパク質を構成するアミノ酸のヒドロキシル化（水酸化）は，プロリンやアスパラギン・アスパラギン酸，リジンで認められ，コラーゲンや低酸素センサーHIF-αのタンパク質の安定性や機能調節にかかわることが知られている。これらのアミノ酸の水酸化は，2-オキソグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼによって調節されている。
著者： 高田剛 , 土屋幸弘 , 渡邊泰男
ページ範囲：P.442 - P.443
タンパク質の
著者： 平岡秀樹 , 上原孝
ページ範囲：P.444 - P.445
生体内ガス状シグナル分子である一酸化窒素（NO）は，タンパク質の特定のシステイン（Cys）残基チオール（SH）と結合し，その機能変化を惹起することが知られている。本稿では，その酸化修飾（
ポリスルフィド化
著者： 西村明 , 井田智章 , 赤池孝章
ページ範囲：P.446 - P.447
ポリスルフィド化は，翻訳時にシステインポリスルフィドが“22番目のアミノ酸”として，システインの代わりに利用されることで定常的に形成している。翻訳後修飾とは異なる概念であり，抗酸化・レドックスシグナル，エネルギー代謝，タンパク質の品質と機能（酵素活性や安定性など）の制御に重要な役割を果たしている。
SH（ポリスルフィド）酸化
著者： 西村明 , 井田智章 , 赤池孝章
ページ範囲：P.448 - P.449
タンパク質システインのチオール（-SH）基は活性酸素種によって，スルフェン酸（-SOH）をはじめとする様々な酸化修飾を受けることが知られている。一方，システイン残基の多くが一般的なチオール基でなく，過剰にイオウ原子が結合したポリスルフィド基（-SSnH）であることが明らかになっており，これまで考えられていた以上に，システイン残基の酸化修飾の多様性と重要性が増している。本稿では，ポリスルフィド基の概念を加えた新たなシステイン残基の酸化修飾について概説する。
ニトロ化・
著者： 津々木博康 , 澤智裕 , 居原秀
ページ範囲：P.450 - P.451
タンパク質のニトロ化は，活性酸化窒素種であるペルオキシナイトライト（ONOO−）によるチロシンのニトロ化修飾が知られている。
カルボニル化
著者： 戸田年総
ページ範囲：P.452 - P.453
タンパク質のカルボニル化は非酵素的に起こる不可逆的（修復不能）な酸化修飾であり，その反応には，生体内でのエネルギー代謝に伴って必然的に発生する活性酸素がかかわっている。タンパク質のカルボニル化は生体にとって有害な反応であり，立体構造や生理活性に悪影響を及ぼす。老化や生活習慣病の原因物質の一つと考えられており，それらのバイオマーカーとしても注目されている。
タンパク質機能・品質管理
ユビキチン修飾
著者： 村田茂穂
ページ範囲：P.454 - P.455
ユビキチン修飾はモノユビキチン化，8種類のポリユビキチン鎖，混合鎖，分岐鎖，ユビキチン自体の翻訳後修飾など膨大な多様性を持ち，ユビキチンコードと呼ばれる。ユビキチンコードはユビキチン結合分子によりデコードされ，多彩な機能発現を仲介する。
ユビキチンリン酸化
著者： 松田憲之
ページ範囲：P.456 - P.457
SUMO化
著者： 斉藤寿仁
ページ範囲：P.458 - P.459
SUMOは，酵母からヒトまで広く真核生物に保存されている約100アミノ酸から成るユビキチン類似タンパク質で，基質となるタンパク質をSUMO化あるいはポリSUMO化して，①液体相分離によるドロップレット形成を誘導したり，②局在・安定性制御などの品質管理を行ったりする。高等動物にはSUMO-1/2/3/4の4つのサブファミリーが存在して，ヒト細胞内では1,000種以上のタンパク質が修飾を受けている。
NEDD化
著者： 加藤裕紀 , 西頭英起
ページ範囲：P.460 - P.461
ユビキチン様タンパク質NEDD8による翻訳後修飾NEDD化は，標的タンパク質の安定化，活性化，局在化などに関与する。加えて，近年NEDD化修飾は，転写，細胞周期制御，クロマチン構成，ストレス顆粒形成などにも重要な役割を果たしている。本稿では，NEDD8修飾システムおよびその機能，がんとの関連性を概説する。
ISG15修飾
著者： 奥村文彦
ページ範囲：P.462 - P.463
ISG15は，主にⅠ型インターフェロンにより発現誘導されるユビキチン様タンパク質である。ISG15修飾はユビキチン修飾と同様にE1，E2，E3の3種類の酵素により触媒される。ISG15修飾は特に自然免疫応答に重要であると考えられており，これまでに様々なタンパク質がISG15修飾を受け，多様な生命現象を制御していることが明らかとなっている。
プロリン異性化
著者： 中津祐介 , 山本屋武 , 浅野知一郎
ページ範囲：P.464 - P.465
タンパク質はアミノ酸同士のペプチド結合が連なることにより形成されているが，グリシンを除くアミノ酸は不斉炭素を持っているため，ペプチド結合は理論上，シス体とトランス体の両方をとることができる。しかし，通常はエネルギー的に安定なトランス体をとっており，シス体はほとんどみられない。例外的に，プロリンとそのN末側のアミノ酸間のペプチド結合は，シス体とトランス体の両方が存在する。
プロリン異性化酵素は，プロリンのシス-トランス異性化を触媒することで細胞内の様々な機能を調整している酵素であり，多くの病態との関連も指摘されている。
スクシニル化
著者： 古園さおり
ページ範囲：P.466 - P.467
タンパク質のリジン残基に起こるスクシニル化は，アセチル化に次いで多くみられるアシル化修飾である。真核生物ではミトコンドリアタンパク質に多くみられ，細菌にも存在する。生体内で正電荷を持つリジン残基に負電荷を導入することから，タンパク質のコンホメーションや相互作用に与える影響はアセチル化よりも大きいと考えられる。
マロニル化
著者： 西田友哉
ページ範囲：P.468 - P.469
タンパク質リシン残基のマロニル化は，2011年に初めてその存在が報告された。同年，哺乳類サーチュインホモログであるSIRT5が脱マロニル化活性を有することも明らかとなった。その生物学的意義に関しては未解明の点が多いが，ヒストン修飾を介したエピジネティック制御の一部に関与していること，多くの糖・脂質代謝素がマロニル化修飾を受け，その活性調節に関与していることなどが報告されている。ヒトの疾患との直接的な関係についてはいまだ報告されていないが，糖尿病モデルマウスでの検討から糖代謝異常との関連が示唆されている。
アルギニル化
著者： 黒坂哲
ページ範囲：P.470 - P.471
アルギニル化は，アルギニン転移酵素の働きにより，アルギニンが付加する翻訳後修飾である。アルギニル化の機能の本格的な研究が進んできたのは2000年代になってからであり，近年，この翻訳後修飾が様々な機能を持つことが明らかとなってきた。
アデニリル化
著者： 澤嘉弘
ページ範囲：P.472 - P.473
タンパク質のアデニリル化は，1967年にStadtmanらが，大腸菌で窒素条件の変化に応答してグルタミン合成酵素（GS）にAMPを転移し，修飾GSの触媒活性が低下することを観察したのが最初1）であるが，40年後の2009年，2010年にFIC（filamentation induced by cyclic AMP）ドメインによる2種類の低分子量GTPase（RhoおよびRabタンパク質）のAMP化の発見により，この翻訳後修飾が広範囲に及ぶ可能性が急速に高まってきた2,3）。
ピログルタミル化
著者： 斉藤貴志 , 西道隆臣
ページ範囲：P.474 - P.475
タンパク質，特に生理活性ペプチドには，N末端残基に様々な翻訳後修飾が認められる。グルタミン酸またはグルタミンから始まるペプチドは，酵素学的・非酵素学的にピログルタミル化される。ピログルタミル化ペプチドは，植物から動物まで様々な種に存在している。ピログルタミル化により，生体内半減期が増長し様々な生理作用を発揮する一方，疾患の引き金になることも示唆されており，その生理的・病理的意義が議論されている。
微小管
チロシン化，脱チロシン化
著者： 小西慶幸
ページ範囲：P.476 - P.477
αチューブリンのカルボキシ末端のアミノ酸はチロシンがコードされているが，脱チロシン化によるチロシン残基の除去とチロシン化による再付加のサイクルが存在する。この修飾の違いは，微小管結合タンパク質との相互作用に影響を与える。
グルタミン酸付加
著者： 池上浩司
ページ範囲：P.478 - P.479
タンパク質に対するグルタミン酸付加は，安定な微小管で特によく観察される。付加されるグルタミン酸の数は1-30個程度で，組織や細胞の種類，細胞内の部位によって異なる。グルタミン酸の付加数に応じて，微小管とMAPsやモーター分子との相互作用が変化し，微小管の構造や機能がチューニングされる。グルタミン酸付加数がそれぞれの組織や細胞の持つ適正レンジから大きく外れると，微小管や細胞に障害が出る。
脱グルタミン酸化
著者： 木村芳滋 , 金子朋未
ページ範囲：P.480 - P.481
タンパク質に対する脱グルタミン酸化とは，基質タンパク質に付加されたグルタミン酸側鎖の短縮とC末端のグルタミン残基の除去から成り，脱グルタミン酸化はCCP（細胞質カルボキシペプチダーゼ）によって行われる。前者はグルタミン酸化と脱グルタミン酸化のバランスによってグルタミン酸側鎖の鎖長を調整する可逆的反応で，基質タンパク質と他のタンパク質との相互作用を調節していると考えられている。後者はαチューブリンに対してΔ2，Δ3チューブリンが生じる不可逆的反応であり，神経の発生分化や微小管の安定性とメンテナンスに関係すると考えられている。
グリシン付加
著者： 池上浩司
ページ範囲：P.482 - P.483
タンパク質に対するグリシン付加は，もっぱら線毛や鞭毛の軸糸を構成するチューブリンで観察される。付加されるグリシンの数は1-30個程度で，組織や細胞の種類，線毛や鞭毛の部位によって異なる。修飾部位がグルタミン酸付加部位と隣接する，あるいは修飾部位を共有するため，グルタミン酸付加を競合阻害する効果を持つ。ヒトでは遺伝子変異によって修飾酵素が失活しているため，多数のグリシンが付加されるポリグリシン化が存在しない。
アセチル化，脱アセチル化
著者： 永井友朗 , 水野健作
ページ範囲：P.484 - P.485
微小管のアセチル化は微小管の内腔面に位置するα-チューブリンのLys-40に生じる。アセチル化酵素としてATAT1，脱アセチル化酵素としてHDAC6とSIRT2が同定されている。アセチル化は細胞内の安定で長命な微小管にみられる。最近の研究では，アセチル化はプロトフィラメント間の結合を弱めて微小管の柔軟性を高め，機械的ストレスによる屈曲に対して微小管を保護する役割を持つことが示されている。
アクチン
翻訳後修飾
著者： 黒坂哲
ページ範囲：P.486 - P.487
アクチンのN末端修飾としてはアセチル化がよく知られているが，アルギニル化も同様にN末端修飾であり，アセチル化と競合していると考えられている。最近の研究では，アクチンの翻訳後修飾および機能の制御にはその塩基配列が大きくかかわっていることが示唆されている。
Ⅲ．細胞膜での分子修飾 膜局在
ミリストイル化
著者： 内海俊彦
ページ範囲：P.488 - P.489
ミリストイル化（
パルミトイル化
著者： 木原章雄
ページ範囲：P.490 - P.491
タンパク質のシステイン残基のアシル化（
イソプレニル化
著者： 岡田正弘
ページ範囲：P.492 - P.493
タンパク質のイソプレニル化とは，一般にシステイン残基へのファルネシル基またはゲラニルゲラニル基の付加であり，脂溶性のイソプレニル基が付加することで細胞膜に局在できるようになる。真核生物に普遍的に存在するタンパク質の機能発現に必須な翻訳後修飾であり，また，Rasタンパク質の異常イソプレニル化は様々ながんに高頻度にみられるため，抗がん剤の標的としても注目されている。
膜タンパク質
GPIアンカー結合
著者： 村上良子 , 木下タロウ
ページ範囲：P.494 - P.495
GPIアンカーはタンパク質のカルボキシ（C）末端に共有結合し，タンパク質を細胞膜につなぎ止める糖脂質で，ホスファチジルイノシトール（PI），グルコサミン（GlcN），3分子のマンノース（Man），エタノールアミンリン酸（EtNP）から成る。グルコサミンが
著者： 真木勇太 , 岡本亮 , 梶原康宏
ページ範囲：P.496 - P.497
リボソームによって翻訳されたタンパク質の多くは翻訳後，翻訳時修飾によって糖鎖付加を受ける1）。アスパラギンに結合した糖鎖は，アスパラギン（
著者： 岡本亮 , 真木勇太 , 梶原康宏
ページ範囲：P.498 - P.499
C-マンノシル化
著者： 井原義人
ページ範囲：P.500 - P.501
C-マンノシル（C-Man）化は分泌膜タンパク質中のトリプトファン（Trp）に対する単糖付加修飾であり，近年C-マンノース転移酵素遺伝子が同定された。C-Man化はタンパク質の生合成や折りたたみ，タンパク質機能発現において重要な役割を持つことが示唆されている。一方，血液や尿中には遊離のC-Man-Trpが検出され，その臨床的意義も注目されている。
ポリシアル酸化
著者： 佐藤ちひろ , 北島健
ページ範囲：P.502 - P.503
ポリシアル酸化は神経細胞接着分子（NCAM）など特定のタンパク質に対して起こる。ポリシアル酸化NCAMにはNCAMの接着機能を阻害する反接着作用と共に，種々の神経作用因子と結合して作用調節する分子保持機能があり，正常な脳の発達・機能を促す一方，その破綻はがんや精神疾患の発症につながる。
Ⅳ．細胞外での分子修飾 分泌タンパク質
C末端アミド化
著者： 佐々木一樹 , 土谷翔 , 尾崎司
ページ範囲：P.504 - P.505
C末端アミド化は生理活性ペプチドに特徴的な翻訳後修飾で，生理活性ペプチドの半数にこの修飾が認められる。ペプチジルグリシンα-アミド化モノオキシゲナーゼが反応をつかさどり，脊椎動物では単一の遺伝子によってコードされている。C末端アミド化は，生理活性ペプチドが機能を発揮するために受容体と相互作用するのに必要であり，またプロテアーゼによる分解からの保護などにも役立っていると考えられている。
オクタノイル化
著者： 椎村祐樹 , 佐藤貴弘 , 児島将康
ページ範囲：P.506 - P.507
グレリンは胃から分泌されるペプチドホルモンで，その生理活性には3番目のセリン残基へのオクタン酸修飾が必須である。グレリンのオクタン酸修飾を触媒する酵素として，グレリン
γカルボキシル化
著者： 東浩太郎 , 井上聡
ページ範囲：P.508 - P.509
γカルボキシル化反応は，基質タンパク質のグルタミン酸残基におけるγ位の炭素原子に更にもう1つのカルボキシル基を転移させる反応であり，γ-グルタミルカルボキシラーゼ（GGCX）により触媒される。この修飾を受けるタンパク質は生体内で18種ほど知られており，活性の変化を生じるタンパク質も知られている。臨床的には，ワルファリンの作用やucOC，PIVKA-Ⅱなどのバイオマーカーと深くかかわっている。
チロシン硫酸化
著者： 角田佳充
ページ範囲：P.510 - P.511
タンパク質のチロシン残基の硫酸化は，全タンパク質の10％程度で行われていることが示唆されている。①タンパク質間相互作用の制御，②タンパク質の三次構造変化により，様々な反応が制御される。
脱ヨード化
著者： 村上正巳
ページ範囲：P.512 - P.513
甲状腺から分泌される主なホルモンはthyroxine（T4）であるが，標的遺伝子の転写調節を行うためには，脱ヨード化によって活性型ホルモンである3,5,3’-triiodothyronine（T3）に変換される必要がある。1型，2型，3型の3種類のヨードサイロニン脱ヨード酵素による脱ヨード化が甲状腺ホルモンの作用発現と調節機構に深くかかわっている。
細胞外基質/その他
ヒドロキシル化
著者： 多賀祐喜
ページ範囲：P.514 - P.515
プロリンおよびリジンのヒドロキシル化は，コラーゲン配列に特異的な翻訳後修飾である。修飾産物であるヒドロキシプロリン，ヒドロキシリジンはそれぞれコラーゲンの安定性やコラーゲン架橋の形成などに大きく関与しており，修飾酵素の異常によって重篤な疾患を発症することからも，生体にとって必須の反応であると言える。
糖化ストレス
著者： 米井嘉一 , 八木雅之 , 髙部稚子
ページ範囲：P.516 - P.517
生体内では還元糖，脂質，アルコールに由来するアルデヒド基含有化合物がタンパク質のアミノ酸残基と非酵素的に反応し，カルボルニル修飾タンパク質や糖化最終生成物（AGEs）が生成される。これらの修飾タンパク質は組織沈着，スカベンジャー受容体を介して細胞内へ移行，RAGEを介して炎症性サイトカイン産生を起こす。一連の反応およびその結果は糖化ストレスと呼ばれ，老化関連疾患の進展に関与する。
カルバモイル化
著者： 猪阪善隆
ページ範囲：P.518 - P.519
カルバモイル化は，イソシアン酸とタンパク質またはアミノ酸の官能基の間の非酵素反応により生じる，タンパク質の翻訳後修飾である。この反応を示す用語としてカルバミル化も用いられるが，前者がInternational Union of Pure and Applied Chemistryによって推奨されている用語に対し，後者は医学・生化学論文で一般的に用いられている用語である。
シトルリン化
著者： 佐藤衛
ページ範囲：P.520 - P.521
シトルリン化はタンパク質のアルギニン残基が脱イミノ化されてシトルリン残基に変換される分子修飾である。シトルリン化は皮膚や神経系などにおいて重要な生理的な役割を担っている一方で，ターゲット分子との相互作用が変化して疾患の原因ともなる。また，シトルリンは生合成の過程でタンパク質中に取り込まれないため，分子表面のシトルリン残基は異物として認識され，自己抗体が産生されて関節リウマチなどの自己免疫疾患の原因にもなる。
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59巻5号（2008年10月発行）
特集 現代医学・生物学の仮説・学説2008
59巻4号（2008年8月発行）
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59巻3号（2008年6月発行）
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58巻5号（2007年10月発行）
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58巻4号（2007年8月発行）
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57巻1号（2006年2月発行）
特集 こころと脳：とらえがたいものを科学する
56巻6号（2005年12月発行）
特集 構造生物学の現在と今後の展開
56巻5号（2005年10月発行）
特集 タンパク・遺伝子からみた分子病―新しく解明されたメカニズム
56巻4号（2005年8月発行）
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54巻5号（2003年10月発行）
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54巻4号（2003年8月発行）
特集 ラフトと細胞機能
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54巻2号（2003年4月発行）
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54巻1号（2003年2月発行）
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特集 ゲノム全解読とポストゲノムの問題点
53巻5号（2002年10月発行）
特集 加齢の克服―21世紀の課題
53巻4号（2002年8月発行）
特集 一価イオンチャネル
53巻3号（2002年6月発行）
特集 細胞質分裂
53巻2号（2002年4月発行）
特集 RNA
53巻1号（2002年2月発行）
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52巻6号（2001年12月発行）
特集 血液脳関門研究の最近の進歩
52巻5号（2001年10月発行）
特集 モチーフ・ドメインリスト
52巻4号（2001年8月発行）
特集 骨格筋研究の新展開
52巻3号（2001年6月発行）
特集 脳の発達に関与する分子機構
52巻2号（2001年4月発行）
特集 情報伝達物質としてのATP
52巻1号（2001年2月発行）
連続座談会 脳を育む
51巻6号（2000年12月発行）
特集 機械的刺激受容の分子機構と細胞応答
51巻5号（2000年10月発行）
特集 ノックアウトマウスリスト
51巻4号（2000年8月発行）
特集 臓器（組織）とアポトーシス
51巻3号（2000年6月発行）
特集 自然免疫における異物認識と排除の分子機構
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50巻5号（1999年10月発行）
特集 病気の分子細胞生物学
50巻4号（1999年8月発行）
特集 トランスポーターの構造と機能協関
50巻3号（1999年6月発行）
特集 時間生物学の新たな展開
50巻2号（1999年4月発行）
特集 リソソーム：最近の研究
50巻1号（1999年2月発行）
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特集 発生・分化とホメオボックス遺伝子
49巻5号（1998年10月発行）
特集 神経系に作用する薬物マニュアル1998
49巻4号（1998年8月発行）
特集 プロテインキナーゼCの多様な機能
49巻3号（1998年6月発行）
特集 幹細胞研究の新展開
49巻2号（1998年4月発行）
特集 血管―新しい観点から
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48巻5号（1997年10月発行）
特集 受容体1997
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48巻3号（1997年6月発行）
特集 開口分泌のメカニズムにおける新しい展開
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44巻6号（1993年12月発行）
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特集 現代医学・生物学の仮説・学説
44巻4号（1993年8月発行）
特集 細胞接着
44巻3号（1993年6月発行）
特集 カルシウムイオンを介した調節機構の新しい問題点
44巻2号（1993年4月発行）
特集 蛋白質の細胞内転送とその異常
44巻1号（1993年2月発行）
座談会 脳と遺伝子
43巻6号（1992年12月発行）
特集 成長因子受容体／最近の進歩
43巻5号（1992年10月発行）
特集 〈研究室で役に立つ細胞株〉
43巻4号（1992年8月発行）
特集 細胞機能とリン酸化
43巻3号（1992年6月発行）
特集 血管新生
43巻2号（1992年4月発行）
特集 大脳皮質発達の化学的側面
43巻1号（1992年2月発行）
特集 意識と脳
42巻6号（1991年12月発行）
特集 細胞活動の日周リズム
42巻5号（1991年10月発行）
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42巻4号（1991年8月発行）
特集 開口分泌の細胞内過程
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特集 ペルオキシソーム／最近の進歩
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42巻1号（1991年2月発行）
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41巻6号（1990年12月発行）
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41巻5号（1990年10月発行）
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41巻4号（1990年8月発行）
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41巻3号（1990年6月発行）
特集 シナプスの形成と動態
41巻2号（1990年4月発行）
特集 細胞接着
41巻1号（1990年2月発行）
特集 発がんのメカニズム／最近の知見
40巻6号（1989年12月発行）
特集 ギャップ結合
40巻5号（1989年10月発行）
特集 核内蛋白質
40巻4号（1989年8月発行）
特集 研究室で役に立つ新しい試薬
40巻3号（1989年6月発行）
特集 細胞骨格異常
40巻2号（1989年4月発行）
特集 大脳／神経科学からのアプローチ
40巻1号（1989年2月発行）
特集 分子進化
39巻6号（1988年12月発行）
特集 細胞内における蛋白質局在化機構
39巻5号（1988年10月発行）
特集 細胞測定法マニュアル
39巻4号（1988年8月発行）
特集 細胞外マトリックス
39巻3号（1988年6月発行）
特集 肺の微細構造と機能
39巻2号（1988年4月発行）
特集 生体運動の分子機構／研究の発展
39巻1号（1988年2月発行）
特集 遺伝子疾患解析の発展
38巻6号（1987年12月発行）
-チャンネルの最近の動向
38巻5号（1987年10月発行）
特集 細胞生物学における免疫実験マニュアル
38巻4号（1987年8月発行）
特集 視覚初期過程の分子機構
38巻3号（1987年6月発行）
特集 人間の脳
38巻2号（1987年4月発行）
特集 体液カルシウムのホメオスタシス
38巻1号（1987年2月発行）
特集 医学におけるブレイクスルー／基礎研究からの挑戦
37巻6号（1986年12月発行）
特集 神経活性物質受容体と情報伝達
37巻5号（1986年10月発行）
特集 中間径フィラメント
37巻4号（1986年8月発行）
特集 細胞生物学実験マニュアル
37巻3号（1986年6月発行）
特集 脳の化学的トポグラフィー
37巻2号（1986年4月発行）
特集 血小板凝集
37巻1号（1986年2月発行）
特集 脳のモデル
36巻6号（1985年12月発行）
特集 脂肪組織
36巻5号（1985年10月発行）
特集 細胞分裂をめぐって
36巻4号（1985年8月発行）
特集 神経科学実験マニュアル
36巻3号（1985年6月発行）
特集 血管内皮細胞と微小循環
36巻2号（1985年4月発行）
特集 肝細胞と胆汁酸分泌
36巻1号（1985年2月発行）
特集 Transmembrane Control
35巻6号（1984年12月発行）
特集 細胞毒マニュアル—実験に用いられる細胞毒の知識
35巻5号（1984年10月発行）
特集 中枢神経系の再構築
35巻4号（1984年8月発行）
特集 ゲノムの構造
35巻3号（1984年6月発行）
特集 神経科学の仮説
35巻2号（1984年4月発行）
特集 哺乳類の初期発生
35巻1号（1984年2月発行）
特集 細胞生物学の現状と展望
34巻6号（1983年12月発行）
特集 蛋白質の代謝回転
34巻5号（1983年10月発行）
特集 受容・応答の膜分子論
34巻4号（1983年8月発行）
特集 コンピュータによる生物現象の再構成
34巻3号（1983年6月発行）
特集 細胞の極性
34巻2号（1983年4月発行）
特集 モノアミン系
34巻1号（1983年2月発行）
特集 腸管の吸収機構
33巻6号（1982年12月発行）
特集 低栄養と生体機能
33巻5号（1982年10月発行）
特集 成長因子
33巻4号（1982年8月発行）
特集 リン酸化
33巻3号（1982年6月発行）
特集 神経発生の基礎
33巻2号（1982年4月発行）
特集 細胞の寿命と老化
33巻1号（1982年2月発行）
特集 細胞核
32巻6号（1981年12月発行）
特集 筋小胞体研究の進歩
32巻5号（1981年10月発行）
特集 ペプチド作働性シナプス
32巻4号（1981年8月発行）
特集 膜の転送
32巻3号（1981年6月発行）
特集 リポプロテイン
32巻2号（1981年4月発行）
特集 チャネルの概念と実体
32巻1号（1981年2月発行）
特集 細胞骨格
31巻6号（1980年12月発行）
特集 大脳の機能局在
31巻5号（1980年10月発行）
特集 カルシウムイオン受容タンパク
31巻4号（1980年8月発行）
特集 化学浸透共役仮説
31巻3号（1980年6月発行）
特集 赤血球膜の分子構築
31巻2号（1980年4月発行）
特集 免疫系の情報識別
31巻1号（1980年2月発行）
特集 ゴルジ装置
30巻6号（1979年12月発行）
特集 細胞間コミニケーション
30巻5号（1979年10月発行）
特集 In vitro運動系
30巻4号（1979年8月発行）
輸送系の調節
30巻3号（1979年6月発行）
特集 網膜の構造と機能
30巻2号（1979年4月発行）
特集 神経伝達物質の同定
30巻1号（1979年2月発行）
特集 生物物理学の進歩—第6回国際生物物理学会議より
29巻6号（1978年12月発行）
特集 最近の神経科学から
29巻5号（1978年10月発行）
特集 下垂体：前葉
29巻4号（1978年8月発行）
特集 中枢のペプチド
29巻3号（1978年6月発行）
特集 心臓のリズム発生
29巻2号（1978年4月発行）
特集 腎機能
29巻1号（1978年2月発行）
特集 膜脂質の再検討
28巻6号（1977年12月発行）
特集 青斑核
28巻5号（1977年10月発行）
特集 小胞体
28巻4号（1977年8月発行）
特集 微小管の構造と機能
28巻3号（1977年6月発行）
特集 神経回路網と脳機能
28巻2号（1977年4月発行）
特集 生体の修復
28巻1号（1977年2月発行）
特集 生体の科学の現状と動向
27巻6号（1976年12月発行）
特集 松果体
27巻5号（1976年10月発行）
特集 遺伝マウス・ラット
27巻4号（1976年8月発行）
特集 形質発現における制御
27巻3号（1976年6月発行）
特集 生体と化学的環境
27巻2号（1976年4月発行）
特集 分泌腺
27巻1号（1976年2月発行）
特集 光受容
26巻6号（1975年12月発行）
特集 自律神経と平滑筋の再検討
26巻5号（1975年10月発行）
特集 脳のプログラミング
26巻4号（1975年8月発行）
特集 受精機構をめぐつて
26巻3号（1975年6月発行）
特集 細胞表面と免疫
26巻2号（1975年4月発行）
特集 感覚有毛細胞
26巻1号（1975年2月発行）
特集 体内のセンサー
25巻5号（1974年12月発行）
特集 生体膜—その基本的課題
25巻4号（1974年8月発行）
特集 伝達物質と受容物質
25巻3号（1974年6月発行）
特集 脳の高次機能へのアプローチ
25巻2号（1974年4月発行）
特集 筋細胞の分化
25巻1号（1974年2月発行）
特集 生体の科学 展望と夢
24巻6号（1973年12月発行）
24巻5号（1973年10月発行）
24巻4号（1973年8月発行）
24巻3号（1973年6月発行）
24巻2号（1973年4月発行）
24巻1号（1973年2月発行）
23巻6号（1972年12月発行）
23巻5号（1972年10月発行）
23巻4号（1972年8月発行）
23巻3号（1972年6月発行）
23巻2号（1972年4月発行）
23巻1号（1972年2月発行）
22巻6号（1971年12月発行）
22巻5号（1971年10月発行）
22巻4号（1971年8月発行）
22巻3号（1971年6月発行）
22巻2号（1971年4月発行）
22巻1号（1971年2月発行）
21巻7号（1970年12月発行）
21巻6号（1970年10月発行）
21巻4号（1970年8月発行）
特集 代謝と機能
21巻5号（1970年8月発行）
21巻3号（1970年6月発行）
21巻2号（1970年4月発行）
21巻1号（1970年2月発行）
20巻6号（1969年12月発行）
20巻5号（1969年10月発行）
20巻4号（1969年8月発行）
20巻3号（1969年6月発行）
20巻2号（1969年4月発行）
20巻1号（1969年2月発行）
19巻6号（1968年12月発行）
19巻5号（1968年10月発行）
19巻4号（1968年8月発行）
19巻3号（1968年6月発行）
19巻2号（1968年4月発行）
19巻1号（1968年2月発行）
18巻6号（1967年12月発行）
18巻5号（1967年10月発行）
18巻4号（1967年8月発行）
18巻3号（1967年6月発行）
18巻2号（1967年4月発行）
18巻1号（1967年2月発行）
17巻6号（1966年12月発行）
17巻5号（1966年10月発行）
17巻4号（1966年8月発行）
17巻3号（1966年6月発行）
17巻2号（1966年4月発行）
17巻1号（1966年2月発行）
16巻6号（1965年12月発行）
16巻5号（1965年10月発行）
16巻4号（1965年8月発行）
16巻3号（1965年6月発行）
16巻2号（1965年4月発行）
16巻1号（1965年2月発行）
15巻6号（1964年12月発行）
特集 生体膜その3
15巻5号（1964年10月発行）
特集 生体膜その2
15巻4号（1964年8月発行）
特集 生体膜その1
15巻3号（1964年6月発行）
特集 第13回日本生理科学連合シンポジウム
15巻2号（1964年4月発行）
15巻1号（1964年2月発行）
14巻6号（1963年12月発行）
特集 興奮收縮伝関
14巻5号（1963年10月発行）
14巻4号（1963年8月発行）
14巻3号（1963年6月発行）
14巻1号（1963年2月発行）
特集 第9回中枢神経系の生理学シンポジウム
14巻2号（1963年2月発行）
13巻6号（1962年12月発行）
13巻5号（1962年10月発行）
特集 生物々理—生理学生物々理若手グループ第1回ミーティングから
13巻4号（1962年8月発行）
13巻3号（1962年6月発行）
13巻2号（1962年4月発行）
Symposium on Permeability of Biological Membranes
13巻1号（1962年2月発行）
12巻6号（1961年12月発行）
12巻5号（1961年10月発行）
12巻4号（1961年8月発行）
12巻3号（1961年6月発行）
12巻2号（1961年4月発行）
12巻1号（1961年2月発行）
11巻6号（1960年12月発行）
Symposium On Active Transport
11巻5号（1960年10月発行）
11巻4号（1960年8月発行）
11巻3号（1960年6月発行）
11巻2号（1960年4月発行）
11巻1号（1960年2月発行）
10巻6号（1959年12月発行）
10巻5号（1959年10月発行）
10巻4号（1959年8月発行）
10巻3号（1959年6月発行）
10巻2号（1959年4月発行）
10巻1号（1959年2月発行）
8巻6号（1957年12月発行）
8巻5号（1957年10月発行）
特集 酵素と生物
8巻4号（1957年8月発行）
8巻3号（1957年6月発行）
8巻2号（1957年4月発行）
8巻1号（1957年2月発行）
