2024年度学院等開講科目生命理工学院生命理工学系

構造生物学

開講元: 生命理工学系
担当教員: 村上聡 / 林宣宏
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 月5-6 (M-278(H121)) / 木5-6 (M-278(H121))
クラス: -
科目コード: LST.A331
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 1Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

生命現象は多くの蛋白質や核酸などの生体分子の織りなす化学反応の総体であるから、個々現象を物理や化学の言葉で説明することができ、その組織的な統合や調節を解明する事が生命現象の理解に繋がる。
ともすれば、素子としてのみ扱われがちなこれら生体高分子の織りなす反応を原子レベルで理解し利用するための基礎的な考え方や、その解析手法に加え、その利用による研究の展開についても概説する。

到達目標

1) 生命の本質の理解には生体高分子の機能構造の考察が必須であることを理解できる。
2) 生体高分子の構造を説明できる。
3) 生体高分子の機能をその構造にもとづいて説明できる。
4) 生命現象をその反応を担う分子の構造にもとづいて考察し議論できる。
5) 各種分析手法の原理を理解し、生体高分子の機能構造の解明のために駆使できる。
6) 構造情報を創薬や蛋白質工学研究などへの応用展開のために利用できる。

キーワード

生体分子の立体構造、Ｘ線結晶構造解析、核磁気共鳴、極低温電子顕微鏡観察、分子動力学計算

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

授業計画の内容に沿ってその順で講義する。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	生体分子の構造総覧：核酸、タンパク質、糖、脂質	様々な生体分子が、その物性をもとにどのように使い分けられているかを説明できる
第2回	核酸：DNAの構成単位と情報管理の構造基盤	DNAの機能をその分子構造から理解する
第3回	核酸：RNAの構成単位、機能性核酸分子（リボソーム,mRNA,tRNA）の機能構造	リボソーム,mRNA,tRNAの機能をその分子構造から理解する
第4回	タンパク質：構成単位の機能構造、高次構造（αヘリックスとβシート）の構築原理、構造の階層性	タンパク質の立体構造の構築原理が説明できる。
第5回	タンパク質：酵素の触媒機構の原子レベルでの理解	酵素のアミノ酸側鎖レベルでの構造機能連関を理解する
第6回	タンパク質：酵素以外の蛋白質の作動機構の原子レベルでの理解	酵素以外のタンパク質分子のアミノ酸側鎖レベルでの構造機能連関を理解する
第7回	タンパク質：構造依存的機能発現（構造変化と標的分子認識；カルモジュリンの例）	事例学習：タンパク質の機能をその構造を基盤に説明できることを理解する
第8回	タンパク質：翻訳後修飾による機能制御の分子機構	タンパク質の機能が翻訳後修飾により制御されることをその分子構造から理解する
第9回	機能構造解析：種々の手法（質量分析、相互作用解析法（SPR, QCM, 蛍光スペクトル,等）、円偏光２色性、溶液X線/中性子線小角散乱、核磁気共鳴法（NMR）、等）を駆使した機能構造の解明による生命現象の分子機構の解明（ケーススタディー）	生体高分子の種々の機能構造解析法の原理と使い方を理解する
第10回	構造解析手法：核磁気共鳴法（ＮＭＲ）とディスタンスジオメトリー	核磁気共鳴法（ＮＭＲ）の原理と使い方を理解する
第11回	構造解析手法：電子顕微鏡による単粒子解析	電子顕微鏡による単粒子解析の原理と使い方を理解する
第12回	構造解析手法：Ｘ線結晶構造解析	X線結晶構造解析の原理と解析の流れについて理解する
第13回	構造機能解析：立体構造に基づく機能解析	生体高分子の構造情報から機能を解析する手法について理解する
第14回	構造機能解析：立体構造に基づく阻害剤設計など構造情報の利用	生体高分子の構造情報を利用して阻害剤など機能性分子を設計する手法を理解する

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

教科書は指定しない。随時、資料PDFをT2SCHOLAにアップロードする。

参考書、講義資料等

“遺伝子（第8版）” BENJAMIN LEWIN、東京化学同人；"タンパク質の構造入門 (第２版) ” Carl Branden他，ニュートンプレス ; “生体分子化学”秋久俊博他，共立出版； “遺伝子の分子生物学（第６版）” ジェームス.D.ワトソン他，東京電機大学出版局； “細胞の分子生物学（第５版）” Bruce Alberts他，ニュートンプレス．

成績評価の方法及び基準

期末テストを行い、基本的な事項に関する問い、本質的な理解を問う記述問題とにより評価する。また、講義中に理解確認の為の小テストを行う場合もある。

履修の条件・注意事項

履修条件は特に設けない

連絡先 (メール、電話番号) ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

村上聡 (murakami[at]bio.titech.ac.jp, 内線5748)
林　宣宏（nhayashi[at]bio.titech.ac.jp, 内線3863)

オフィスアワー

メール連絡にてアポイントメントのうえ

その他

対面実施とするが、状況により履修制限やオンラインへの移行がある。