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最終更新日:2026年10月16日

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初年次ゼミナール理科

タンパク質の形と動きを計算機で調べる
(授業の概要と目的)
細胞は全ての生物の基本単位です。また、細胞の中で様々な機能を担っている生体分子がタンパク質す。その形(立体構造)や動きを詳しく知ることで、多くの細胞機能の詳細を理解することができますし、薬剤でタンパク質を制御することで病気の治療を行うこともできます。このように書くと、タンパク質の研究は生物学・医学・薬学に限定されているように見えますが、実際には物理学・化学・工学・情報科学を含む幅広い分野で理論・計算・実験など異なる方法を用いて研究されています。そこで本授業では、タンパク質の形と動きを理解するためには必要な学際的なアプローチを用いることで、その機能に関する最先端の知識を獲得できることを理解します。この目的を達成するために、立体構造データベース(Protein Data Bank)にアクセスし、興味のあるタンパク質を選び、グループ毎にそのタンパク質の文献情報を調べたり、ソフトウェアを用いて可視化したりします。より応用的な解析として、タンパク質の動きを予測する理論を学んだり、タンパク質が存在する細胞内の環境も含めてモデルを作ったり、タンパク質と薬剤の複合体の構造を予測したりします。各グループで行った異なる解析結果をプレゼンテーションし、意見交換することで学際的なアプローチで初めて可能な研究課題を提案します。
(授業の目標)
・グループワークを通じて、集団での問題設定、情報共有、討論、役割分担ができる
・文献やデータベースを用いて、自然科学における情報を入手して理解できる。
・計算機を用いて、タンパク質の形と動きなどの解析ができる。
・学際的なアプローチによって、一つの研究対象を多面的に理解できることを学ぶ。
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
31657
CAS-FC1520S1
初年次ゼミナール理科
杉田 有治
S1 S2
火曜1限
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講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
不可
開講所属
教養学部(前期課程)
授業計画
第3, 4回 (講義)タンパク質の立体構造とProtein Data Bank (PDB)。(実習)PDBjの「今月の分子」から各自興味のある分子を探して、グループ内で紹介する。 第5, 6, 7, 8回(講義)タンパク質の立体構造から機能を文献情報やPDBに登録された構造情報を用いて理解する。(実習)それぞれのグループで選んだタンパク質についての文献を読んだり、可視化したりすることを通して、構造と機能の関係について議論する。それぞれのグループで調べたことをプレゼンテーションする。 第9, 10, 11, 12回(講義)タンパク質の形と動きを理解する学際的アプローチ。(実習)グループ毎にテーマを選び、理論とシミュレーション(物理学)・薬剤複合体構造予測(化学)・細胞内環境モデリング(生物学)などについてのデータ解析を行い、その手法や結果についてまとめる。 第13回 それぞれのグループで行った解析についてプレゼンテーションをする。さらに、学際的なアプローチを合わせて可能になる共同研究を提案する。
授業の方法
データ解析。可視化。モデリングとシミュレーション。構造予測。グループ討論。プレゼンテーション。共同研究課題提案。
成績評価方法
初年次ゼミナール理科の評価方法によって評価します。 (この講義での個別の評価基準) データや文献の取得と理解(25%)/ 独自な解析(25%)/ グループワークへの積極的な参加(25%)/ プレゼンテーション(25%)
履修上の注意
学生主体で授業を進めるため、特別な事情で欠席せざるをえない場合は、事前に必ず教員に連絡してください。学内インターネットに接続可能なノートPCを持参すること。必須ではないですが、マウスを使った方が、タンパク質立体構造の可視化やモデリングがやりやすいです。