応用生命科学・微生物科学 (4049)

授業科目基本情報

科目区分 専門科目 教職科目 理科
単位数 1 選択・必修・自由 選択
授業形態 講義 主な使用言語 日本語
開講時期 履修登録システム 使用する
履修登録期間 2018/10/02~2018/10/16 履修取消期限 2018/10/16

教育プログラム別の履修区分

プログラム名 IS CB BS BN MS CP DS
履修区分
コア科目 C C
履修方法 ・基盤科目及び専門科目から12単位以上履修すること。
・情報生命科学プログラムでは、コア科目である「システムズバイオロジ」、「生体医用画像解析」、「生体医用メディア情報学」、「『応用生命科学・微生物科学、応用生命科学・植物科学、応用生命科学・バイオメディカル』のうちいずれか1科目」及び「バイオサイエンス産業展開Ⅰ」から3科目以上を履修すること。
・バイオナノ理工学プログラムでは、コア科目である「反応解析化学」、「生体材料化学」、「『応用生命科学・微生物科学、応用生命科学・植物科学、応用生命科学・バイオメディカル』のうちいずれか1科目」、「バイオサイエンスの産業展開Ⅰ」及び「生体分子科学特論」から3科目以上を履修すること。

授業科目概要

担当責任教員 森 浩禎
担当教員 森浩禎、真木壽治、秋山昌広、塩﨑一裕、髙木博史、塚崎智也、木俣行雄
教育目的/授業目標 微生物は医学的にも工学的にも非常に重要な研究開発対象である。微生物科学がさまざまな分野でどのように利用されているかを具体的に学び、微生物科学の果たす役割の現状と将来像を巨視的に理解することを本科目の目的とする。
指導方針 医学的見地からは腸内細菌叢は人の健康のみならず神経活動や免疫機構にも影響を与えていることが示唆されている。酵母などは古くから発酵産業に利用され、細菌を用いた有用化合物の生産など、発酵産業は日本の強い分野である。本科目ではこれまでの微生物による有用物質生産法からシステム生物学や合成生物学による新たな合成経路設計を用いた最新の微生物デザイン工学の基盤を学ぶ。本学の同分野のエキスパートにより、これまでの微生物を用いた発酵や有用化合物生産手法の解説を行う。そして最新の解析技術による微生物とヒトを含めた生物間相互作用、代謝経路のシステム解析から合成生物学的新規デザイン手法まで、最新の動向を解説する。

クラス情報



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授業計画

回数 日付 [時間] テーマ 内容
1 10/4 [2] (木俣)酵母における蛋白質生産と品質管理 (木俣)真核生物である酵母は、動物・植物とほぼ同質の蛋白質産生・修飾・品質管理システムを備えている。よって酵母は、蛋白質細胞内動態の研究のための材料として頻用されており、そこで得られる知見は、プリオン病やアルツハイマー病といった蛋白質変性に起因する疾患の理解にも繋がる。また、蛋白質性医薬品などの真核生物有用蛋白質を遺伝子組換え体として生産する際のプラットホームとしても、酵母の有用性は高い。本講義では、酵母における蛋白質の産生と品質管理について、臨床や産業面への展開も含め、理解を深めることを目指したい。
2 10/9 [2] (吉田)微生物酵素の機能と応用 (吉田)微生物は環境中の化合物を栄養として利用するために、多様な代謝酵素を創出・生産している。酵素には学術的に興味深い反応メカニズムをもつばかりでなく、産業利用や環境浄化への応用が期待されるものも多い。本講義では、酵素を微生物の生存戦略の観点から学び、その利用を考える。
3 10/11 [2] (秋山)微生物研究がもたらした遺伝子工学とゲノム工学 (秋山)遺伝子工学もCRISPRによるゲノム編集技術も、元は微生物の免疫機構の応用である。如何にしてそれらの現象が発見され、それを用いた新たな技術へと発展したかを歴史を振り返りながら、これからの科学から技術への発展を考える。
4 10/15 [2] 変更!(塩﨑->森)ゲノム生物学、システム生物学そして合成生物学からの微生物有効利用の方向性 (森)1990年台に急速に進展したゲノム研究以降、生物学は急速に変化している。数学理論、情報処理技術、工学的アプローチ、 等々、学問分野を越えた考え方、手法などが要求される。ゲノム研究からシステム生物学、合成生物学への流れを解説し、今後の微生物産業利用への方向性を考える。
5 10/22 [2] (高木)微生物による発酵法の誕生と発展の歴史 (高木)酵母をはじめとして微生物による発酵を利用した物質生産の歴史は長い。同分野の日本の歴史は古く、日本酒やアミノ酸など有用物質の微生物生産の分野は強い。有用微生物育種に最新のゲノム研究やシステム生物学の知見を活かし、さらに合成経路設計に向けた研究の歴史と今後の方向を学ぶ。
6 10/24 [2] (真木)ストレス応答・適応機構 (真木)微生物は紫外線など様々な環境からのストレスに応答し、適応しながら地球上の物質循環だけでなく、食品・医薬品・エネルギー等の工業生産、環境浄化やバイオマス利用において極めて重要な働きをしている。これらの微生物の特性を理解することで、有用物質生産、毒性物質分解等、技術として確立することが可能になる。
7 10/26 [2] (塚崎)構造解析からみえてきたCRISPR-Casシステムのメカニズム (塚崎)CRISPR-Casシステムはバクテリアや古細菌にみられ、外来性遺伝子に対する獲得免疫機構を担っている。ゲノム編集に用いることができるこのシステムは、基礎から応用まで様々な研究が進められ、毎週のように関連した研究がNature, Cell, Scienceなどで報告されている。本講義では、特にCas9の構造に着目し、その認識機構やDNA切断メカニズムなどついて、最新の構造生物学的な研究を紹介する。
8 10/30 [2] (乾)最新のバイオテクノロジー技術と有用物質生産への応用
(乾)バイオテクノロジーと再生可能な生物資源を活用して地球規模での課題を解決しながら経済成長を図る「バイオエコノミー」というコンセプトが欧米を中心に拡大している。日本においても欧米と同じコンセプトの、デジタルとバイオテクノロジーの融合により機能が高度にデザイン・制御された「スマートセル」技術開発が進んでいる。世界のバイオエコノミー状況、日本におけるスマートセル技術開発の現状と物質生産への応用を学ぶ。

授業日程

回数 日付 時間 講義室 備考
1 10/4 2 L12
2 10/9 2 L12
3 10/11 2 L12
4 10/15 2 L12
5 10/22 2 L12
6 10/24 2 L12
7 10/26 2 L12
8 10/30 2 L12

テキスト・参考書

テキスト 特になし
参考書 細胞の分子生物学 原書第5版(ニュートンプレス)

その他

履修条件 特になし
オフィスアワー Eメールで連絡の上、日時を決める
成績評価の方法と基準 ・5段階(秀・優・良・可・不可)で評価する。
・評価は、毎回おこなうミニテスト(50%)、まとめのレポート(50%)によって行う。
・微生物科学の歴史および微生物デザイン工学の基本概念の理解、専門知識の習得を基準とする。
関連科目 応用生命科学・植物科学,応用生命科学・バイオメディカル
関連学位 バイオサイエンス
注意事項 特になし

授業関連URL



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配布資料

  資料名 備考 公開期限
講義資料(高木) 2018/11/21 学内専用
第6講_真木_資料 2018/11/23 学内専用
塚崎 2018/11/23 学内専用