分子生命科学

第1週　休講 第2、3週 10/15、22 担当：反町　典子 教授 　７章「遺伝子発現の調節」と研究トピック 　研究トピック：「クロマチン構造とエピジェネティクス」 第4、5週　10/29、11/5 担当：濡木　理　教授 　１１章「小分子の膜輸送と膜の電気的性質」と研究トピック 　　　- 運搬体タンパクと能動輸送 　　　- イオンチャネルと膜の電気的性質　 　研究トピック：「分子を膜を介して輸送するメカニズムを原子のレベルで見る」 　細胞膜は、水分子1個も通さない脂質２重膜からできている。膜には、膜輸送体タンパク質が埋め込まれ、イオンや糖、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、異物（薬剤）の輸送を的確に行うことで、細胞内の環境を一定に保っている。本講義では、細胞の分子生物学の７章の内容に基づき、輸送体（ポンプ、チャネル）が、どのようなエネルギーを使って輸送を行うのか、どのように輸送機質を認識するのか、輸送を制御するメカニズムは何なのか、などの課題に関して、分子構造（タンパク質の形）のレベルで明らかにして行きたい。本講義は、生命現象を、物理や化学の言葉で説明する、構造生物学の講義である。 第6、13週 11/12、1/14 担当：上村 想太郎 教授 　１６章「細胞骨格」後半と研究トピック 　　　- 分子モーター 　　　- 細胞骨格と細胞のふるまい 　研究トピック：「分子モーターによる力発生や運動の仕組みを探る」 　私たちがからだを自由に動かすことができるのは筋肉のおかげである。その筋肉は主に繊維状のアクチンタンパク質と繊維状のミオシンと呼ばれる分子モーターの束がそれぞれ交互に配置されている。ミオシンが一斉にATPと呼ばれるアデノシン三リン酸を加水分解することによって得られるエネルギーを用いてアクチンと相互作用し、力発生が起こる。その結果筋肉全体が収縮を起こし強い力を発生することが可能となる。また、キネシンと呼ばれる分子モーターは脳内の神経細胞内の細胞骨格上をまるでレール上を歩くように神経伝達物質を細胞外へと輸送する機能を持つ。さらには細胞分裂時における紡錘体に作用し、分裂を促進させる働きを持つ分子モーターや遺伝子発現に欠かせない転写、翻訳などもDNAやRNAをレールとした分子モーターで成り立っている。本講義ではさまざまな細胞で働く分子モーターを取り上げ、その力発生や運動の仕組みを解説する。 第7、12週 11/19、1/7 担当：塩見 美喜子 教授 　７章「遺伝子発現の調節」後半と研究トピック 　　　- 転写後の遺伝子発現制御 　研究トピック：「小さなRNAによる遺伝子発現制抑制のしくみ」 　からだをつくる細胞は同じ遺伝子情報を有する。しかし、細胞に（あるいは組織に）特異性をもたせる（専門化させる）ためには、各遺伝子の発現は時空間特異的に制御されなくてはならない。遺伝子発現調節の仕組みは複数あるが、その中に20-30塩基からなる小さなRNAを介した機構がある。これをRNA干渉（RNAi）とよぶ。RNAiの中核因子Argonauteタンパク質は小さなRNAによって標的RNAに運ばれた後、標的RNAを切断する、あるいは翻訳を阻害することによって遺伝子発現を抑制する。その反応性、また標的認識特異性は非常に高く、創薬として用いられる可能性も秘める。本講義では、小さなRNAが作られる仕組みをはじめ、RNAi機構の仕組みや応用性、発見の歴史等に関して解説する。 第8，9週 12/3、10 担当：眞田 佳門　准教授 　１６章「細胞骨格」前半と研究トピック 　　　- 細胞骨格繊維の自己集合と動的な構造 　　　- 細胞骨格繊維の調節 　研究トピック：「脳発生過程で神経細胞は細胞骨格を巧妙に調節して長い距離を移動する！」 　私たちの脳には約300億個の神経細胞がある。脳が正しく形づくられるためには、神経細胞が、誕生した場所から特定の領域に移動し、正しく配置する必要がある。その際、誕生した場所から、遠くはなれた目的地まで長い距離を移動する神経細胞がある。大脳新皮質は思考・記憶・行動などを司る脳領域であり、大脳新皮質を構成する興奮性神経細胞と抑制性神経細胞では、生まれる場所や移動様式が大きく異なる。近年、生体脳や脳スライスを用いて、移動する神経細胞をリアルタイムでイメージングすることができるようになってきた。このような最近の知見を交えて、大脳新皮質を構成する神経細胞が、「どこで誕生し、どのように移動して大脳新皮質内に配置するのか」を解説する。 第10、11週　12/17、24　担当：竹内 春樹 教授 　１１章「小分子の膜輸送と膜の電気的性質」と研究トピック 　　　- イオンチャネルと膜の電気的性質（神経細胞の電気的興奮、神経細胞間のシグナルの伝達など） 　研究トピック：「神経細胞の興奮を観察することにより感覚伝達のしくみがわかる」 　ヒトを含むあらゆる生物は、神経細胞が織り成す神経回路によって外界の情報を認識し、適切な行動を選択する。光や音などの物理情報、味、匂いなどの化学情報は末梢の感覚器によって電気的シグナルへと変換されるが、その変換メカニズムはどのようになっているのだろうか？また一度電気シグナルへと変換された感覚情報は、中枢へと伝達される。その過程で過去の来歴に基づく価値が付加され、適切な感情や行動が誘起される。過去に経験したことを覚えているとはどういうことなのだろうか。感覚情報処理のしくみに関する研究を紹介する。

「細胞の分子生物学（第6版）」の7章、11章、16章に絞ってスライドを用いて講義を進める。講義では「細胞の分子生物学」の必要な図をPower Pointスライドで映して解説する。映写資料のハンドアウトを準備するので「細胞の分子生物学」を持っている必要はない。しかし、「細胞の分子生物学」は非常に優れた教科書として評判が高いので、生物化学分野に興味のある学生は「細胞の分子生物学」を購入し、前もって該当箇所を読み進めた上で講義に出席することを薦める。これにより、現在、生命科学の研究領域の最前線で進んでいる「研究トピック」をより深く理解することができる。

毎回の授業の最後に実施する小テストにて評価する。

授業への出席が成績評価の上で重要な点に注意すること。