構造生物化学実験

Laboratory Course in Structure Biochemis

9983225

83BIBIE303

白石　充典、伊藤　翔、島村　洋輝、小山　浩舗、佐賀　裕亮、西野　達哉

Mitsunori Shiroishi, Tatsuya Nishino, Hiroki Shimamura, Hiromi Mutsuro, Sho Ito, Kosuke Oyama

2024年度後期

Late Semester, 2024

火曜3限、火曜4限、火曜5限、木曜3限、木曜4限、木曜5限、金曜3限、金曜4限、金曜5限

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

実験

Experiment

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

遺伝子産物である『タンパク質』に対して理解を深め、取扱い方や精製法を習得することは、生物工学における重要な基礎の一つとなります。タンパク質に関する実験と演習から、タンパク質の構造や機能、性質や精製法について理解を深めます。

前半の実習では、①ニワトリ卵白からリゾチームを精製し、その結晶化を行います。また、②変性させたリゾチームをリフォールディング（巻戻し）することで溶菌活性の回復を観察します。
後半の実習では、理解をさらに深めるため、実習室での生化学実験とPC室での計算機演習を行います。実習では複数の耐熱タンパク質を精製し、機能解析により同定します。演習ではDiscovery studioを使った低分子の構築、タンパク質のホモロジーモデリングと変異体作成、化合物のドッキングシミュレーションを行います｡

1.生体を構成するタンパク質について、その機能と構造を理解しながら精製法を考えられるようになる。
2.精製したタンパク質が変性や巻き戻しによってどのように機能に影響し、その原理を理解できるようになる。
3.タンパク質の構造解析手法や得られた結果を利用して化合物の結合や変異体の効果を理解できるようになる。

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/​​​

生化学(１、２)、バイオインフォマティクス、生物分析化学を履修していること。
生物物理学、タンパク質の構造と機能、タンパク質構造論、構造情報生物学の履修が望ましい。
演習ではノートパソコンを使って仮想デスクトップもしくは各自のPCにインストールしたソフトウェアを使用する。
そのため、ノートパソコンと３ボタンマウスを持参すること。

課題に対する作文　Essay／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation

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実習テキストの予習が必修です。

レポート、実験への取組み方、最終試験の成績を総合して評価する。

・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/​​​

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１，ガイダンス(前半)
内容：実習の流れ、各実験項目の説明、タンパク質の精製法概論

２，タンパク質の分離・精製（１）
内容：ニワトリ卵白からリゾチームを精製する。イオン交換クロマトグラフィーの原理を理解する。

３，タンパク質の分離・精製（２）
内容：精製したリゾチームの定量を行う。タンパク質の定量法について理解する。

４，タンパク質の確認
内容：SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE）により精製したリゾチームを確認する。電気泳動について理解する。

５，タンパク質の結晶化
内容： X線結晶構造解析に供することのできる質の高い結晶の作製を目指す。タンパク質の結晶化の原理を理解する。

６，タンパク質のリフォールディング
内容：変性させたリゾチームを巻戻し、溶菌活性測定による巻戻りを観察する。タンパク質の変性やフォールディング原理について理解する。

７，実験データの解析とまとめ
内容：実習データの処理、総括と整理およびテスト

８．ガイダンス(後半)
　内容：実習の内容説明とDiscovery studio ソフトウェアの使用説明、実験準備

９．ﾀﾝﾊﾟｸ質の耐熱性
　内容：耐熱／非耐熱タンパク質を熱処理し、タンパク質の耐熱性について理解する。

１０．Discovery studioによる低分子化合物の構築
　内容：Discovery studioを使用して低分子化合物を作成し、構造を理解する。

１１．耐熱／非耐熱ﾀﾝﾊﾟｸ質のアフィニティー精製
　内容：ヒスタグやMBPタグが付加されたﾀﾝﾊﾟｸ質のアフィニティー精製について理解する。

１２．精製ﾀﾝﾊﾟｸ質の性質
　内容：精製タンパク質を使用してプロテアーゼ活性を測定し、認識配列の切断機構を理解する。

１３．タンパク質のホモロジーモデリング解析
　内容：Discovery studioを使用してタンパク質のホモロジーモデリング法を理解する。

１４．タンパク質立体構造への化合物ドッキングシミュレーション
　内容：Discovery studioを使用してタンパク質と化合物のドッキングシミュレーションを理解する。

１５．まとめ
　内容：実習内容の総合討論と内容に関するﾃｽﾄ

海外研究機関、国内研究機関での研究員の経験を活かして講義を行う。

Discovery Studio, Materials Studio

Discovery Studio/PyMOL/PHENIX/COOT/Snap Gene Viewer　

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(工学)の学位を授与する。

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