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「十一人劇場」第1回『3Dプリンタ分子模型を体験する!』(2017/05/13,市民科学研究室)

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市民科学研究室「十一人劇場」第1回『3Dプリンタ分子模型を体験する!』(2017/05/13,千駄木)
http://www.shiminkagaku.org/20100020170427/

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「十一人劇場」第1回『3Dプリンタ分子模型を体験する!』(2017/05/13,市民科学研究室)

  1. 1. 本間善夫(ecosci.jp / サイエンスカフェにいがた) 市民科学研究室「十一人劇場」第1回(2017/05/13,千駄木) http://www.ecosci.jp/BigHistory/
  2. 2. http://www.zcorp.com/jp/Products/3D- Printers/ZPrinter-450/spage.aspx ㊙スタジオミダス提供の 分子模型製作中の写真 サイエンスセミナー in 江戸川大学(2013/08/23) http://www.edogawa-u.ac.jp/news/130710_2.html ◆研究・教育分野でも広がる3Dプリンタ利用 https://www.jstage.jst.go.jp/article/ biophys/55/2/55_104/_pdf
  3. 3. https://www.facebook.com/media/set/ ?set=a.416653278358070.87786.1322 46190132115 ◆生体分子となかよく ! http://www.pdb.org/
  4. 4. ◆画期的な3Dプリンタ模型 – 川上モデル http://www.ecosci.jp/km/
  5. 5. ◆画期的な3Dプリンタ模型 – 川上モデル http://www.ecosci.jp/km/
  6. 6. ◆画期的な3Dプリンタ模型 – 川上モデル http://www.ecosci.jp/km/
  7. 7. ◆生命を支えるエネルギーと元素 http://www.ecosci.jp/s/bm_m_ps.html http://www.ecosci.jp/s/bm_m_SF4.html ●「見てわかる構造生命科学」(化学同人) フルカラー図版・アニメーション動画 http://www.kagakudojin.co.jp/appendices/ c20092/ 生命活動に必要なエネルギーの確保:Mn4CaO5クラスター “歪んだ椅子”とFe-Sクラスター - 水(親水性)と油(疎水性) で考える
  8. 8. ◆生命を支えるエネルギーと元素 http://www.ecosci.jp/s/bm_m_ps.html http://www.ecosci.jp/s/bm_m_SF4.html ●「見てわかる構造生命科学」(化学同人) フルカラー図版・アニメーション動画 http://www.kagakudojin.co.jp/appendices/ c20092/ 生命活動に必要なエネルギーの確保:Mn4CaO5クラスター “歪んだ椅子”とFe-Sクラスター - 水(親水性)と油(疎水性) で考える http://www.msz.co.jp/book/ detail/08534.html http://www.jamstec .go.jp/j/about/press_ release/20170428/
  9. 9. ◆画期的分子模型: 光合成に関係するPDB 3ARCのA鎖 http://www.ecosci.jp/s/bm_m_ps2.html 光合成光化学系IIに関与する巨大なタ ンパク質の中にある光化学反応中心の Mn4CaO5クラスターを含む1つのタン パク質だけを作成したもの。同クラス ターの“歪んだ椅子”型構造が解明され たことが米サイエンス誌の2011年10 大ニュースに選ばれ,関連人工光合成 研究が多数進められている。膜貫通タ ンパク質であり,膜通過部分の大部分 が緑色の疎水性アミノ酸であることも視 覚的に理解できる。
  10. 10. ◆ビッグヒストリー;コレクティブ・ラーニング #元素 第31回 公民館サイエンスカフェ『元素名決定! 113番元素ニホニウム』(2017/02/04) http://www.fuzambo- intl.com/index.php?main_page=page&id=239 http://www.ecosci.jp/sck/cafe170204.html https://www.chart.co.jp/goods/item/ rika/23303.php http://www.jst.go.jp/csc/scienceagora/ reports/2015/program/booth/aa_051/
  11. 11. ◆ビッグヒストリー;コレクティブ・ラーニング #視覚 第33回 公民館サイエンスカフェ『眼の健康 ~健康長寿の秘訣は元気な眼から~』 (2017/02/25) http://www.hayakawa- online.co.jp/shop/shopdetail.html? brandcode=000000007817 http://www.ecosci.jp/sck/cafe170225.html http://www.ecosci.jp/topic/eye_j.html https://www.chart.co.jp/software/ tab/ipad/sample.html
  12. 12. ◆画期的分子模型: ウシロドプシンPDB 3PQR(GPCRの例) http://www.ecosci.jp/pdb/km_3pqr.html 細胞の中と外を橋渡しする膜タンパク質 は多彩な働きを担っており,中でも GPCR(Gタンパク質共役受容体)ファミ リーは医薬の標的としても重要で,その 研究は2012年ノーベル化学賞を受賞 している。 写真は視覚を担うGPCR(嗅覚や味覚 も多くはGPCRが関与)のロドプシン例 である。1つのタンパク質であるが,光受 容分子のレチナール(白丸)の着脱を可 能にするなどの目的で3つに分けられて おり,磁石で組立てが可能となっている。 このような高度な配慮もしてもらえるのが 新模型の優れたところである。
  13. 13. 第1スレッショルド ビッグバン:宇宙の起源 第2スレッショルド 恒星 第3スレッショルド より重い化学元素 第4スレッショルド 恒星 第5スレッショルド 生命の誕生 第6スレッショルド ホモ・サピエンス 第7スレッショルド 農業 第8スレッショルド 現代社会/アントロポシー ン http://www.akashi.co.jp/ book/b251054.html http://www1.nhk.or.jp/asaichi/ archive/161216/2.html https://www.chart.co.jp/goods/item/ rika/23303.php ◆ビッグヒストリー;スレッショルド(大跳躍) #歴 史
  14. 14. ◆ビッグヒストリー;コレクティブ・ラーニング #ツタ エル 日本コンピュータ化学会@サイエンスアゴラ2016(2016/11/3-6,日本科学未来館) http://www.ecosci.jp/sccj_sa2016/
  15. 15. ◆スレッショルド1 ビッグバン:宇宙の起源 https://en.wikipedia.org/wiki/ Chronology_of_the_universe http://www.astro.ucla.edu/~wright/ BBNS.html http://stw.mext.go.jp/series.html http://www.hazardlab.jp/know/ topics/detail/1/5/15303.html https://www.bighistoryproject.com/ chapters/1#intro
  16. 16. ◆スレッショルド3 より重い化学元素 https://www.youtube.com/ watch?v=rskUa_qGa8s 核図表(理研)から作成 http://www.rarf.riken.go.jp/enjoy/kakuzu/ https://school.bighistory project.com/media/khan/ articles/U3_Dimitri_Men deleev_2014_890L.pdf ★日本コンピュータ化学会@サイエ ンスアゴラ2016ブースで小学生から 「モノはどうしてくっつくの?」と質 問 https://www.amazon. co.jp/dp/4791761685
  17. 17. ◆スレッショルド3 より重い化学元素 http://www.akashi.co.jp/book/b251054.html http://www.ecosci.jp/BigHistory/ http://stw.mext.go.jp/series.html 30 + 83 = ? 「ビッグヒストリー」本 p.28 周期表
  18. 18. http://www.sci-news.com/astronomy/elements-life- milky-way-galaxy-04535.html http://www.kagaku-kentei.jp/news_detail/data/357 ◆スレッショルド5 生命の誕生 http://stw.mext.go.jp/series.html http://www.ecosci.jp/s/bm_all_j.html https://www. amazon.co.jp /dp/42742019 7X
  19. 19. ※生体分子の構造決定に用いる機器の例(X線回折法) …日本コンピュータ化学会年会2007秋季年会で見学し たSPring-8で撮影 ◆スレッショルド5 生命の誕生 《DNA》 「ビッグヒストリー」本 p.71ほか にDNA タンパク質の1次構造から高次構造までを参照できるサ イト例 http://themedicalbiochemistrypage.org/protein -structure.html ロザリンド・フランクリンら によるX線回折写真 Molecular Configuration in Sodium Thymonucleate Franklin R. and Gosling R.G. Nature 171, 740-741 (1953)
  20. 20. ◆スレッショルド5 生命の誕生 生物と無生物 「ビッグヒストリー」本 p.64“生命 とは?” 「ビッグヒストリー」本 p.76の『最 初の細胞はどこでどのように誕生した のか?』にはブラックスモーカー。 http://www.ecosci.jp/life/ https://www.bighistory project.com/chapters/3 #life-begins 長沼 毅「生命の始まりを 探して 僕は生物学者に なった」p.73に“硫化鉄 が黄鉄鉱になる過程で出 てくる化学エネルギーを 使って…” https://www.amazon. co.jp/dp/4309617018 http://www.ecosci.jp/km/ km_ligand.html
  21. 21. ゾウの時間 ネズミの時間 ◆ヘモグロビンはいろいろな生物に マンモスのヘモグロビン ハツカネズミのヘモグロビン http://www.ecosci.jp/pdb/hemoglobin_s.html
  22. 22. ◆ヘモグロビンで見る分子系統学 http://www.ecosci.jp/pdb/ hemoglobin_s.html Genetics/生命の連続性 - データベース高度利用者養成 http://togodb.sel.is.ocha.ac.jp/pukiwiki/Genetics/%C0%B8 %CC%BF%A4%CE%CF%A2%C2%B3%C0%AD.html
  23. 23. ◆スレッショルド5 生命の誕生;チューブワーム #深海 チューブワーム由来ヘモグロビンとヒトのヘモグロビン の比較http://www.ecosci.jp/s/bm_tubeworm.html http://www.ecosci.jp/pdb/hemoglobin_s.html https://www.youtube.com/watch?v= NUKX2zN77HA …2010/04/07公開 http://www.nts- book.co.jp/item/detail/summar y/bio/20051225_42bk.html https://www.jstage.jst.go.jp/ article/kagakutoseibutsu/46/ 4/46_4_291/_article/-char/ja/
  24. 24. 画期的分子模型;ヒトヘモグロビン PDB 2HHB(4量体) http://www.ecosci.jp/pdb/hemoglobin_s.html 高校化学・生物でタンパク質の1次構造~4次構造を 説明する際に,4次構造で例示されるのが通例ヘモグ ロビンである。ヘムの鉄原子に酸素分子が結合して体 中に運ばれる。4量体でヘムも4分子あり,効率的に機 能している。写真のように4量体が磁石で接合できるの で,サイエンスアゴラや各地の一般公開イベントでこど も達にもパズル感覚で組立てを楽しんでもらっている。 新模型はまだ高価であるが,共同購入などで高校理科 室に一括で備えるようなことを企画すれば安くなる可能 性もあろう。 http://www.rcsb.org/pdb/101/static101.do?p=education_ discussion/educational_resources/ https://pdbj.org/mom/41 ◆スレッショルド5 生命の誕生;ヘモグロビン
  25. 25. ◆タンパク質の1次構造~4次構造 http://www.chart.co.jp/software/ tab/ipad/sample.html http://www.ecosci.jp/pdb/hemoglobin_s.html RCSB PDB http://www.pdb.org/pdb/
  26. 26. “水と油”で見る20種類のアミノ酸 アミノ酸 特性基 R hydropathy 極性 log P 酸性・ 塩基性 極性・非極性 Cleftの分類 等電点 O I I/O index Ile I イソロイシン 80 0 0 4.5 5.2 -1.70 中性 非極性(疎水性) Aliphatic 6.02 Leu L ロイシン 70 0 0 3.8 4.9 -1.52 中性 非極性(疎水性) Aliphatic 5.98 Val V バリン 50 0 0 4.2 5.9 -2.26 中性 非極性(疎水性) Aliphatic 5.96 Ala A アラニン 20 0 0 1.8 8.1 -2.85 中性 非極性(疎水性) Aliphatic 6.00 Phe F フェニルアラニン 140 15 0.107 2.8 5.2 -1.38 中性 非極性(疎水性) Aromatic 5.48 Pro P プロリン 60 10 0.167 -1.6 8.0 -2.54 中性 非極性(疎水性) Pro & Gly 6.30 Met M メチオニン 100 20 0.200 1.9 5.7 -1.87 中性 非極性(疎水性) Aliphatic 5.74 Cys C システイン 60 20 0.333 2.5 5.5 -2.49 中性 極性(中性) Cysteine 5.07 Trp W トリプトファン 180 130 0.722 -0.9 5.4 -1.05 中性 非極性(疎水性) Aromatic 5.89 Tyr Y チロシン 140 115 0.821 -1.3 6.2 -2.26 中性 極性(中性) Aromatic 5.66 Lys K リシン 80 70 0.875 -3.9 11.3 -3.05 塩基性 極性(塩基性) Positive 9.74 Gly G グリシン 0 0 - -0.4 9.0 -3.21 中性 非極性(疎水性) Pro & Gly 5.97 His H ヒスチジン 80 152 1.900 -3.2 10.4 -3.32 塩基性 極性(塩基性) Positive 7.59 Arg R アルギニン 80 190 2.375 -4.5 10.5 -4.20 塩基性 極性(塩基性) Positive 10.76 Thr T トレオニン 40 100 2.500 -0.7 8.6 -2.94 中性 極性(中性) Neutral 6.16 Glu E グルタミン酸 60 150 2.500 -3.5 12.3 -3.69 酸性 極性(酸性) Negative 3.22 Gln Q グルタミン 60 200 3.333 -3.5 10.5 -3.64 中性 極性(中性) Neutral 5.65 Asp D アスパラギン酸 40 150 3.750 -3.5 13.0 -3.89 酸性 極性(酸性) Negative 2.77 Ser S セリン 20 100 5.000 -0.8 9.2 -3.07 中性 極性(中性) Neutral 5.68 Asn N アスパラギン 40 200 5.000 -3.5 11.6 -3.82 中性 極性(中性) Neutral 5.41 http://www.ecosci.jp/amino/amino2j.html
  27. 27. ◆スレッショルド8 現代社会/アントロポシーン #生物 #環境 #国際 http://www.gizmodo.jp/2017/01/weight- of-humanitys-footprint.html 環境問題はp.314ほか多数 http://www.natureasia.com/ja- jp/research/highlight/10450/ http://www.ecosci.jp/chem13/ topics13e.html#10 有機水銀分解酵素(アルキル水銀リアー ゼ,EC.4.99.1.2)MerB構造例PDB 3F0P http://www.ecosci.jp/chem11/pcb _deg.html https://www.env.go.jp/earth/g7toyama_ emm/japanese/meeting_overview.html
  28. 28. ◆スレッショルド8 現代社会/アントロポシーン “分子”が社会で果たす役割 「ビッグヒストリー」本 p.83・332にペニシリン なぜ高校「化学」で官能基を学ぶのか? 有機概念図簡易計算アプリ http://www.ecosci.jp/ocd-app/ https://www.amazon.co.jp/ dp/4167138182
  29. 29. ◆スレッショルド8 現代社会/アントロポシーン “分子”が社会で果たす役割 …“鍵と鍵穴”で見る 「ビッグヒストリー」本 p.83・332にペニシリン 抗生物質分子データ集 http://www.ecosci.jp/ab/ab_jmol.html http://www.ecosci.jp/ab/ab_pdb_j.html 有機概念図 http://www.ecosci.jp/ocd/ http://winmostar.com/jp/
  30. 30. ◆脳の発達を戦略としたヒト/人間の誕生 - 脳の外部化としてのコンピュータと計算科学 2013年ノーベル化学賞は計算化学分野 http://www.ecosci.jp/sccj_sa2013/ ※2012年ノーベル化学賞はGPCR http://www.ecosci.jp/GPCR/ 2013年サイエンスアゴラ出展か ら http://www.aics.riken. jp/shirutsudoi/meeting 14.html http://www.cell.com/cell/ issue?pii=S0092- 8674(16)X0003-7
  31. 31. 画期的分子模型; Oct1/Sox2/DNA複合体 PDB 1GT0 http://www.ecosci.jp/pdb/iPS_1gt0.html DNAを含むデータとして選んだのが,iPS細胞の山中4 因子(Oct3/4・Sox2・Klf4・c-Myc)関連として, Sox2およびOct4類似のOct1タンパク質がDNAに結 合した構造である。なおOct4は2014年7月に Nature論文が撤回されたSTAP細胞研究でも登場す る。今回の発注ではDNAについてもタンパク同様,シリ コーン樹脂に球棒モデルで石膏構造を内包するよう特 注し,初の試みとして実現していただけた。これにより塩 基対などDNAの2重らせん構造を目の当たりにすること ができた。 ◆脳の発達を戦略としたヒト/人間の誕生 - DNA,iPS,ゲノム編集, Nh, … http://www.ecosci.jp/ CRISPR/ http://blog.miraikan.jst.go.jp/ event/20160824part-1.html

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