生命機能化学講座

バイオサイエンスとバイオテクノロジーの手法を用いて,食料,健康,医薬,生活,環境の広範囲な領域において生物資源を有効利用することを目的として,動物・植物・微生物の多彩な生命現象の仕組みおよびこれらの生物が生産する物質の分子構造と機能を明らかにし,その成果を新しい機能性分子や食品の開発,環境技術などに応用するための理論や技法の確立を目指す。そのために,新規機能性物質の構造と機能の解析および利用法の開発,動物や微生物の遺伝子発現機構の解明,生物情報の処理技術の開発,未利用生物資源の利用技術開発などを研究の中心として,化学的,生化学的,分子生物学的および生物工学的な観点に立って専門的な教育と研究を行う。

生命機能化学講座の教育研究分野

分子細胞生物学

動物細胞を主な研究材料として用い,細胞レベルで起こる様々な生命現象,例えば,DNA複製,転写,DNA損傷と修復,ゲノムの安定性,細胞分化などの制御メカニズムにおけるクロマチン修飾の役割について,生化学的,分子細胞生物学的手法を用いた基礎研究を行っている。一方で,これらによって得られた知見を,バイオサイエンス及びその関連の多岐にわたる分野に応用することも目指している。また,ビタミンや食品由来の様々な機能性成分の作用や有効利用に関する研究についても展開している。

分子生物情報学

ゲノムは生物のデータベースのようなものであり,細胞はゲノムの中から必要な遺伝子情報を引き出し,タンパク質を合成することで生命機能を発揮する。本研究分野では,ゲノム解析や遺伝子・タンパク質の発現解析,タンパク質の構造と機能解析,タンパク質分子の構造安定性,微生物増殖に伴う発熱過程の測定といった分子生物学や生物物理化学的なアプローチとインフォマティクスを組み合わせることで,高次の生命現象を理解するための教育研究を行う。さらに,これらの情報を利活用し,合成生物学的な手法による新規機能を持つ微生物の創製や計測装置の開発を行うことで,環境,化学,エネルギー,医薬分野への産業応用を目指した教育研究を行う。

生理活性化学

分子同士がお互いを選んで結合する分子認識が生命活動の鍵を握っている。そのような分子認識を有機化学的に捉え,一歩ずつ解明していく立場から,バクテオリオファージの宿主認識や医薬品の皮膚透過機構を解析し,よりよい薬や機能性素材生み出すための基礎研究を行う。そのため,ファージや大腸菌,皮膚をタンパク質や糖鎖,そこで反応する分子にまで細かく分けていき,それぞれの挙動を生化学的あるいは物理化学的に調べる研究に重点を置く。また,医薬品を効率的に合成する反応の開発や,食品・飲料の美味しさを解明する応用研究も行う。

創薬化学

創薬化学イメージ図

効果が大きく、副作用が小さい薬を創ることを目的として、薬剤分子の三次元的な「形(かたち)」に着目した研究を行っている。 具体的には、生物活性を示すペプチドを研究対象とし、薬剤分子の設計、有機合成、生物活性試験、三次元構造解析を行う。 この一連の過程により薬剤分子の「形」を最適化する研究を通じて、創薬に必要な有機化学、生物化学、分析化学、計算化学の専門知識・技術の教育を行う。

生物機能化学

健康長寿,疾病予防,生物間あるいは生物中の情報を制御するなど生命活動を高度に維持することを目的とし,植物や昆虫等のあらゆる生物資源や食品を対象に,これらもつ機能物質の分離分析による探索および,機器分析による構造解析を行う。また,機能発現機構や制御機構を生物有機化学的側面から解明する。さらに,有用な機能物質の創成も視野にいれた技術開発を行う。このような,生命維持のための多様な機能成分の特定から応用を考えることも含めた教育研究を行う。

生物制御生化学

生命現象は,分子の化学反応や分子間相互作用等の秩序ある分子の動的変化によって行われている。本教育研究分野では,多様な生命現象を多種の分子の動的変化から構築されている分子システムとしてとらえ,その分子システムの成り立ちおよび制御機構を有機化学的および生化学的に研究し理解する。次にそれらの構成要素である分子あるいは新規な分子を人為的に作成し,新しい機能を持たせる分子システムを構築する。さらに,得られた結果を創薬や医学等の生命科学に応用・実用化する。このような観点から生命現象の理解および生命現象の応用に関する教育・研究を実施する。

食品生物情報工学

食品や農産物の構造・かたち・色彩・味・機能などといったマクロな生物情報に関して,分子・細胞・個体にいたる様々なレベルで解析し,生物情報を食料の生産,加工,流通に最大限に活用するための生物・食品化学工学的な基礎と応用について教育・研究を行う。また,代謝に伴い現れる様々な生物情報の定量的かつ速度論的な特性を把握する。さらに,様々な光計測技術を応用して実際の食品製造や農林水産業の現場における生物プロセスに関する問題に取り組むための専門的教育と研究を行う。

食品化学

食品素材に含まれる化合物の構造・性質・利用・分析方法について教育研究する。また,食品成分の合成・分解・変換に関与する酵素の構造・機能・応用について教育研究する。特に,栄養成分や機能性成分として重要である多糖(デンプンや食物繊維)やオリゴ糖などの糖質と,その関連酵素を主な研究対象とする。また,有用な食品成分の効率的製造や新たな食品素材の創出を目指して,酵素や微生物を利用した物質変換方法の開発に取り組む。

応用微生物学

微生物は,自然界において炭素,窒素,硫黄など,すべての生物の生育に必要な元素の循環に必須の役割を果たしている。このような微生物の持つ多様な生理機能や微生物が生産する酵素等の有用生産物の機能特性を,分子・細胞・集団レベルで解析し,利用するための理論と技術について教育研究する。特に,未利用バイオマスの有用物質への変換の際に律速となるバイオマス分解過程に関与するセルラーゼなど糖質分解酵素や関連化合物に関する研究,超高温性堆肥など環境中の微生物動態や有用微生物の分離などの研究を通して,微生物学,遺伝子工学,酵素工学,分子生態学について専門的な教育と研究を行う。

微生物遺伝学

有用微生物の生理機能を解析して産業に応用することを究極の目的としている。微生物の遺伝子解析から得られた情報をもとにして,培養方法の改善や分子育種による微生物の高機能化を行い, 効率的な物質生産を行うための基盤となる研究を行っている。具体的なテーマとしては,有用微生物の分子育種法の開発, 遺伝子工学や代謝工学による改良などで,特に嫌気性細菌の応用によるバイオマスからバイオエネルギーへの効率的変換に関する研究に力を入れている。また, 微生物が生産する酵素の遺伝子発現制御機構の解明を行い,転写因子の改良により酵素の生産性を向上させる研究も行っている。

栄養化学

食物に対する生体の応答を個体,組織,細胞,さらに分子や遺伝子レベルで明らかにすることを目的として研究している。具体的には,動植物・微生物から得られた未利用資源などから生体調節機能を有する成分を精製して構造解析を行い,動物実験や細胞培養の手法を用いてそれら成分の作用機作を解明することで,健康の増進や生活習慣病の予防や改善に役立てる研究を行っている。主なテーマは,大豆発酵食品の機能性に関する研究,眼疾患モデル動物に対する食品成分の改善効果,食品成分による骨代謝調節,気管支喘息モデルマウスを用いた食品由来抗アレルギー成分に関する研究,核小体タンパク質の機能に関する研究などである。

食品発酵学

アルコール飲料,納豆,ヨーグルトなど様々な食品が微生物による発酵により生産されている。本研究分野では,このような発酵に関与する微生物の役割や機能について,理解を深めるための教育を行う。また分子生物学,細胞生物学,微生物遺伝学の手法や化学分析手法により,微生物の発酵代謝産物や代謝機能を解析し,発酵微生物の活用に向けての研究を行う。これにより発酵食品開発や微生物活用に貢献できる人材を育成する。

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