構造情報生物学

Structural Bioinformatics

9983429

83BIBPH304

西野　達哉

Tatsuya Nishino

2023年度後期

Late Semester 2023

水曜2限

Wednesday, 2nd hour

先進工学部　生命システム工学科

Department of Biological Science and Technology, Faculty of Advanced Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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対面型授業/On site lecture

構造生物学と情報生物学（バイオインフォマティクス）を扱い、BYOD/仮想PCを使った演習を併用する。ハンズオン学習を通じて内容をより深く理解する。　

We deal with structural biology and information biology (bioinformatics), and use lecture room lecture room and terminal room exercise together. Understand more deeply through hands-on learning.

タンパク質の配列や構造情報を理解し、データベースを利用できるようにする。タンパク質の構造解析法がどのように行われ、立体構造決定されるかを理解する。　
Understand the sequence and structural information of proteins and make the database available. Understand how structural analysis of protein is performed and stereo structure is determined.

生体分子の構造と情報を理解し、それを利用できるようにする。本学科のディプロマポリシーである「豊かな人間性・創造力と国際性を兼ね備え、多面的かつ新しい視点を持って科学技術の発展に貢献できる人材の育成」を目指す。
We aim to develop human resources capable of contributing to the development of science and technology with a multifaceted and new perspective that combines rich humanity, creativity and international nature "which is the diploma policy of this department.

専門基礎力(知識、技能)/専門応用力(知識、技能、創造力)

生化学1、2、バイオインフォマティクスを取得していることが望ましい。
It is desirable to have biochemical foundation, 1, 2, 3, bioinformatics lectures.

実習　Practical learning

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各回の講義前にその内容について2時間程度、指定した教科書の部分を読んでおくこと。
各回の講義後にその内容について2時間程度、復習すること。
Before each lecture, read about the content of the specified textbook about 2 hours about its contents.
About 2 hours about the contents after each lecture, review it thoroughly.

講義中の態度（30%）、課題（30%）、期末試験／最終課題（４０％）にて評価。
Evaluated based on attitude during the lecture (30%), assignment (30%), final exam / final assignment (40%) in lecture.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

1. いきなりはじめる構造生物学=>本書は絶版ですが、講義スライドで使用します。
神田大輔著 2011 秀潤社 978-4-7809-0842-8
2. よくわかるバイオインフォマティクス入門 籐博幸著 2018 講談社 978-4-06-513821-2
3. タンパク質の立体構造入門ー基礎から構造バイオインフォマティクスへ 籐博幸著 2010 講談社 978-4-06-153881-8
4. 見てわかる構造生命科学ー生命科学研究へのタンパク質構造の利用 中村春木編 2014 化学同人　978-4-7598-1577-1

1. Structural biology which starts suddenly
Kohda Daisuke Shujunsha 2011 978-4-7809-0842-8
2. First bioinformatics
Toh Hiroyuki Kodansha Scientific 2018 978-4-06-513821-2
3. Introduction to the Structure of Protein - From Basic to Structural Bioinformatics
Toh Hiroyuki Kodansha 2010 978-4-06-153881-8
4. Structural Structural Life Science - Utilization of Protein Structure for Life Science Research
Nakamura Haruki ed. Kagakudoujin 2014 978-4-7598-1577-1

1　構造生物学とバイオインフォマティクスのイントロダクション
　　　イントロダクション後、仮想PC/BYODを使用してソフトウエアインストールと起動テスト
2　立体構造からわかることわからないこと
　演習：分子表示ソフトウエアの基本操作
3　タンパク質や核酸、糖の立体化学
　演習：投稿品質の立体構造の図を作る
4 配列解析
演習：相同性検索とマルチプルアラインメント
5　タンパク質のドメインについて
演習：構造バイオインフォマティクス
6アミノ酸配列からの構造予測とデザイン
演習：タンパク質二次構造予測
7ディスカバリースタジオ演習１
低分子構築
8ディスカバリースタジオ演習2
ホモロジーモデリング
9　タンパク質調整と結晶化
演習：PDBファイル中の発現系、結晶化条件
10　X線結晶構造解析１
演習:PHENIXソフトウエア概論
11X線結晶構造解析2
演習：分子置換法１
12 X線結晶構造解析３
演習：分子置換法２
13 X線結晶構造解析４
演習：モデルの精密化と改善
14 X線結晶構造解析5
分子置換以外の位相決定法と論文に記載されている立体構造情報
演習：分子モデルの評価と電子密度の解釈
15　NMRと電子顕微鏡による立体構造解析
演習：分子置換法による立体構造解析演習と最終課題　
1 Introduction to structural biology and bioinformatics
After introduction, software startup test by VirtualPC and BYOD PC 
2 Things to Understand from the Three-Dimensional Structure I do not know
Exercise: Basic operation of molecular display software
3 Stereochemistry of proteins, nucleic acids, sugars
Exercise: Make a figure of a three-dimensional structure of contribution quality
4 Sequence analysis
Exercise: homology search and multiple alignment
About the domain of 5 proteins
Exercise: Structural bioinformatics
Structure prediction and design from 6 amino acid sequences
Exercise: Protein secondary structure prediction
7 Discovery Studio Exercise 1
Construction of low molecular weight
8 Discovery Studio Exercise 2
Homology modeling
9 Protein preparation and crystallization
Exercise: Expression system, crystallization condition in PDB file
10 X-ray crystal structure analysis 1
Exercise: Introduction to PHENIX software
11 X-ray crystal structure analysis 2
Exercise: Molecular replacement method 1
12 X-ray crystal structure analysis 3
Exercise: Molecular replacement method 2
13 X-ray crystal structure analysis 4
Exercise: Refinement and improvement of models
14 X-ray crystal structure analysis 5
Phase determination method other than molecular replacement and three-dimensional structure information described in the article
Exercise: Evaluation of molecular model and interpretation of electron density
15 NMR and three-dimensional structure analysis by electron microscope
Exercise: Three-dimensional structural analysis exercises and final tasks by molecular replacement method

国内研究機関の研究員（遺伝学系）の勤務実績を活かし構造情報生物学について講義する。

Discovery Studio, Materials Studio

Discovery studio/PyMOL/UCSF Chimera/Raswin/PHENIX　

所定 の期間在学し、「自然・人間・社会とこれらの調和的発展のための科学と技術の創造」という教育理念と、
「豊かな人間性・創造力と国際性を兼ね備え、多面的かつ新しい視点を持って科学技術の発展に貢献できる人材の育成」という教育目標に沿って編成された授業科目を履修して、所定の単位を修得した学生に対して修了を認定し、学士の学位を授与する。
Bachelor's degree will be given to the students who take the required credit and has been enrolled for a certain period of time, and has the educational philosophy of "Creating science and technology for nature, humans, and society, and their harmonious development"
By taking course subjects organized according to the educational goal of " Developing human resources who have rich humanity, creativity and internationality, and who can contribute to the development of science and technology from a multifaceted and new perspective ''