極小物質から生命のナゾに迫る（2014/10/19，日本コンピュータ化学会2014秋季年会一般公開イベント） 一般公開イベント『科学発信!! Fukushima』 http://ch.ce.nihon-u.ac.jp/~sccj2014au/event.html

1. http://www.ecosci.jp/
本間善夫（ecosci.jp）
科学発信!! Fukushima （2014/10/19，郡山市）

2. ◆3D分子表示；迅速性
最近の話題から：エボラ出血熱関連
http://www.bbc.com/news/world-us-
Jmol
canada-28715159
RCSB PDB Mobile
Jmol
http://www.ecosci.jp/Ebola/
http://pdbj.org/mom/178

3. ◆3D分子表示；迅速性
最近の話題から：2014年ノーベル賞
http://www.ecosci.jp/chem12/nobel_all_j.html
化学賞
http://www.chart.co.jp/software/
tab/ipad/sample.html
物理学賞

4. ◆3D分子表示；迅速性
最近の話題から：危険ドラッグ
http://www.ecosci.jp/drug/dc_jmol.html
脱法ドラッグ- Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/脱法ドラッグ
http://www.higashiyama.co.jp/detail/
1389-2.html
MDMAとコカイン

5. ◆世界結晶年!
https://www.youtube.com/watch?v=m2maeeA9z84
世界結晶年2014

6. ◆生体分子となかよく!
https://www.facebook.com/media/set/
?set=a.416653278358070.87786.1322
46190132115
世界結晶年2014
http://www.pdb.org/

7. ◆ 生体分子の構造はどうやってわかるの?
※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
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)
http://www.jaxa.jp/article/special/
experiment/sato01_j.html
#災害。#新潟。

8. “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

9. ◆タンパク質の1次構造～4次構造
RCSB PDB
http://www.pdb.org/pdb/
http://www.youtube.com/watch?
v=qBRFIMcxZNM
http://www.chart.co.jp/software/
tab/ipad/sample.html

10. ◆タンパク質の1次構造～4次構造
http://www.ecosci.jp/pdb/hemoglobin_s.html

11. ◆画期的分子模型：
ヒトヘモグロビンPDB 2HHB（4量体）
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.ecosci.jp/pdb/hemoglobin_s.html

12. ◆今ブームの“深海”と分子，ヘモグロビン
PDBj 今月の分子
ヘモグロビンの大きさ比べ（左：チューブワーム右：ヒト）
http://www.ecosci.jp/pdb/hemoglobin_s.html
http://pdbj.org/mom?id=41
サツマハオリムシ由来
ヘモグロビン3WCT

13. ◆画期的分子模型：
光合成に関係するPDB 3ARCのA鎖
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。
http://www.ecosci.jp/s/bm_m_ps2.html

14. ◆光合成；光化学系II
光化学系I
http://www.nicovideo.jp/watch/
1334128459
酸素発生中心の詳細な化学構造
http://www.ecosci.jp/s/bm_m_ps2.html
光化学系II
光合成光化学系IIの構造例3ARCの
Chain A

15. ◆画期的分子模型：
ウシロドプシンPDB 3PQR（GPCRの例）
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。
http://www.ecosci.jp/pdb/km_3pqr.html

16. ◆2012年ノーベル化学賞；GPCR
http://www.nobelprize.org/
Gタンパク質共役受容体
http://gpcr.scripps.edu/
http://www.ecosci.jp/moldic/
http://www.ecosci.jp/GPCR/

17. ◆画期的分子模型：
Oct1/Sox2/DNA複合体PDB 1GT0
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。
http://www.ecosci.jp/pdb/iPS_1gt0.html

18. ◆2012年ノーベル生理学医学賞；iPS細胞
http://stw.mext.go.jp/series.html
http://pdbj.org/mom?id=112 http://www.asahi.com/news/intro/
TKY201210080380.html
http://www.ecosci.jp/pdb/iPS_1gt0.html

19. ◆ 研究・教育分野でも広がる3Dプリンタ利用
㊙スタジオミダス提供の
分子模型製作中の写真
http://www.zcorp.com/jp/Products/3D-Printers/
ZPrinter-450/spage.aspx
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

20. ◆ 生命活動と生体を支える窒素
http://www.ecosci.jp/N/
http://www.rcsb.org/pdb/
education_discussion/ed
ucational_resources/mol-mach-
2014-poster.pdf

21. ◆“エネルギーの通貨”にも窒素が
http://www.ecosci.jp/N/
http://pdbj.org/mom?id=72

22. ◆窒素固定を担うニトロゲナーゼ
http://pdbj.org/mom?id=26
http://d.hatena.ne.jp/costep_
webteam/20070321
窒素固定- Wikipedia
窒素固定の総量
全世界のアンモニアの年間生産量
（2010年）は1.6億tで、そのうち8割
が肥料用であると言われている[2]。生
物による窒素固定は1.8億t、雷等の
自然放電による生成と排気ガスの
NO
xで0.4億tと言われている[3]。
http://www.ecosci.jp/N/

23. ◆生物界で見られる4種類のテトラピロール
●JAMSTEC公開PDF
『テトラピロールと地球環境』
https://www.jamstec.go.jp/
biogeos/j/elhrp/biogeoche
m/pdf/kagaku83_7.pdf
※別資料に：植物プランクトンの平均的な
化学組成（レッドフィールド比）として
「C
http://www.ecosci.jp/N/
106
H
263
O
110
N
16
1」
P

24. ◆窒素は毒にも薬にも；「亀-C-C-N」構造
●生田哲，「脳と心をあやつる物質」，講談社ブ
ルーバックス(1999)
p.55 “脳を興奮させる物質の多くは「亀-C-C-N」
結合を持っている。”
※「亀」はベンゼン環など芳香族性の環のこと（セ
ロトニン，メラトニンではインドール環）。
(-)-アドレナリンの受容体との結合
※参考文献：山川ほか「メディシナル
ケミストリー第5版」
http://www.ecosci.jp/N/