生体情報化学特論

Biochemical Communication

991KB20

13CHORC511

下仲　基之

Motoyuki Shimonaka

2024年度前期

2024 First Semester (First Half)

月曜1限

Monday First Period

理学研究科　化学専攻

Department of Chemistry, Graduate School of Science

1.0単位

講義

Lecture

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⑧ [遠隔]オンライン授業（非同期）/ [Remote]Online (asynchronized remote)

生物が外界の情報を認識し、それを処理して適切に応答しながら生命活動を営むために細胞内で利用している情報伝達系を「細胞シグナル伝達経路」という。「細胞シグナル伝達経路」は、細胞内に張り巡らされた複雑なネットワークを介して、細胞の誕生から死まで、全ての生命現象をダイナミックに制御している。本講義では、「細胞シグナル伝達経路」についての基礎的なメカニズムを解説したあと、さまざまな生命現象がその伝達経路とどのように関連するかについて説明する。

The signal transduction system that organisms use to recognize information in the outside world, process it, and respond appropriately is called cell signaling pathway. The cell signaling pathway dynamically controls all life phenomena, from the birth of a cell to its death, through a complicated intercellular network. In this lecture, after discovering the basic mechanism of the cell signaling pathway, learn how various life phenomena are related to the transduction pathway.

生物が生命活動を行うために利用している情報伝達系である「細胞シグナル伝達経路」に関する様々な事項についての知識を習得 し、理解を深める。本専攻のディプロマポリシーに定める「原子・分子及びそれらから構成されるさまざまな分子集合体、機能性材料等の合成や物性などに関する専門的な知識を有し、それらをもとに自然界におけるさまざまな現象を解明すること」を実現するための科目である。

The objectives of this course are to acquire knowledge and understand various matters related to the cell signaling pathway, which is an information transduction system that organisms use for life activities. This subject offers expert knowledge on the synthesis and physical properties of atoms, molecules and various molecular aggregates as well as functional materials composed of them, as specified in the diploma policy of our department.

１． 細胞 が細胞外の情報を受け取り、それを細胞内に伝えるための窓口となる受容体に関して、代表的な二つの受容体である「７回膜貫通型受容体」と「受容体チロシン キナーゼ」の構造と機能との関連を理解し、どのような方法でその情報を細胞内に伝達するかについての知識を習得し、説明できるようになる。
２． 細胞内で情報伝達に関わる代表的な分子群の働きを理解し、それらが細胞の誕生・成長・死にどのように関わっているかを説明できるようになる。
３． 入力情報に対する応答の一つとしてのタンパク質群の発現制御に関わる転写・翻訳がどのような機構で調節されているかを理解し、説明できるようになる。
４． 神経細胞がシナプスにおいてシグナル伝達を行う機構について理解し、説明できるようになる。　

1. Understand the relationship between the structure and function of the two representative receptors, the seven transmembrane receptors and the receptor tyrosine kinase, which serve as windows for cells to receive extracellular information and transmit it internally, and acquire and explain knowledge about how to transport that information into the cell.
2. Understand the functions of representative molecular groups involved in signal transduction within cells and explain how they are involved in cell birth, growth and death.
3. Understand and explain what kind of mechanism regulates the transcription and/or translation related to expression control of protein group as one of responses to input signals.
4. Understand and explain the mechanism by which neurons signal in synapses.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

大学において、タンパク質や核酸を含む生体高分子、および細胞の構造と機能についての授業の単位を修得し、それらに関する基礎的知識を有していることが望ましい。

At the undergraduate level, it is desirable that students acquire units of classes on the structure and function of biopolymers, including proteins and nucleic acids, and have fundamental knowledge about them.

課題に対する作文　Essay

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各回の授業前にLETUSの資料をダウンロードして内容を確認し、１時間程度、関連する資料や参考書の項をよく読んで予習しておくこと。
また、各回の講義内容を１時間程度復習し、習得した内容について説明できるようにしておくこと。　

Before each lesson, download the LETUS data, check the contents, read about the relevant materials and reference books for about one hour, and prepare.
Also, for about one hour review and be able to explain the content of each lecture.

授業ごとに課すレポートを７０％、到達度評価のための最終課題を３０％として、総合的に評価する。

You will be evaluated comprehensively using the reports at each lecture (70%) and with the final report (30 %).

・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

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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。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

必要な資料はＬＥＴＵＳに掲示するので、各自ダウンロードし、印刷して持参すること。
Required materials will be posted on LETUS. Download, print and bring them to class.

第1回：シグナル伝達の基本概念
　タンパク質によって構築されたネットワークを用いて、細胞がどのような方法で細胞外の情報を入手し、その情報を処理し、その情報に対して適切な応答を示すかについての概略を理解し、説明できるようにする。

第2回：様々なシグナル伝達系とエネルギー
　細胞内で起こっている様々なシグナル伝達系について学習し、それらのシグナル伝達を可能にするエネルギー供給システムについて理解し、説明できるようにする。

第3回：細胞内シグナル伝達系の進化過程
　原核生物の情報処理ネットワークは、真核生物、特に哺乳動物のものとは大きく異なっているが、根本的なものは共通している。今日の原核生物の情報処理ネットワークを解析することで、古代からの進化の過程を推察できるようになる。

第４回：７回膜貫通型受容体によるシグナル伝達
　動物細胞において最も大きなファミリーを構成する７回膜貫通型受容体の構造と機能を理解し、これらの受容体を介して伝達される代表的な経路について理解し、説明できるようにする。

第5回：チロシンキナーゼ型受容体とホスファターゼ型受容体によるシグナル伝達
　チロシンキナーゼ共役型受容体とホスファターゼ型受容体の構造と機能を理解し、これらの受容体を介して分化や組織の構築、免疫系などが制御される仕組みについて説明できるようにする。

第6回：遺伝子発現の制御
　遺伝情報の発現過程である転写の機構について理解し、それらがどのような分子間の相互作用によってコントロールされているかを説明できるようにする。

第7回：シナプスにおけるシグナル伝達
　神経細胞間の情報伝達の場であるシナプスにおいて、神経伝達物質とその受容体との間におけるシグナル伝達機構について学習し、それらがどのように神経活動を制御しているかを理解し、説明できるようにする。

第8回：達成度の確認と解説
　講義内容についての習得度の確認を行い、内容に関する解説を行って全体の理解を深める。　

Part 1: Basic concepts of signal transmission
Understand and be able to explain an overview of how cells obtain extracellular information, process that information and show an appropriate response to that information using a network constructed by proteins.

Part 2: Various signaling systems and energy
Learn about various signaling systems occurring in cells, and will be able to understand and explain the energy supply system that enables their signal transmission.

Part 3: Evolution of the intracellular signaling system
Prokaryotic information processing networks differ widely from those of eukaryotes, especially mammals, but the fundamentals are common. By analyzing the information processing network of today's prokaryotes, be able to infer the process of evolution since ancient times.

Part 4: Signal transduction by seven transmembrane receptors
Understand the structure and function of seven transmembrane receptors that constitute the largest family in animal cells and and be able to explain the representative pathway that is transduced through these receptors.

Part 5: Signaling by tyrosine kinase type receptor and phosphatase type receptor
Understand the structure and function of tyrosine kinase coupled receptors and phosphatase-type receptors, and be able to explain the mechanisms of how these receptors control differentiation, tissue organization, and immune system.

Part 6: Control of gene expression
Understand the mechanism of transcription, which is the expression process of genetic information, and be able to explain what kind of intermolecular interaction controls them.

Part 7: Signaling at synapses
Learn about signaling mechanisms between neurotransmitters and their receptors at synapses, where the information is transmitted between neurons, and be able to explain how they control the nerve activity .

Part 8: Confirmation and evaluation of achievement level
Confirm the mastery level of the lecture contents and deepened the understanding of the overall subjects.

Utilizing my work experience as a researcher (biology) at an overseas research institution, I give lectures on biochemistry.

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