Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

3Dプリンタ製分子模型で生命誕生を考える

124 views

Published on

3Dプリンタ製分子模型で生命誕生を考える(日本コンピュータ化学会2017年秋季年会公開イベント@熊本市,2017/10/21)

Published in: Science
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

3Dプリンタ製分子模型で生命誕生を考える

  1. 1. http://www.ecosci.jp/ 本間 善夫(ecosci.jp/サイエンスカフェにいがた) 日本コンピュータ化学会2017年秋季年会公開イベント(2017/10/21,熊本市)
  2. 2. 化学コミュニケーション賞 第1回(2011) 第2回(2012) 第3回(2013) 佐藤 健太郎さん 山口 潤一郎さん 本間 善夫 ◆リアルとバーチャルでカガクをツタエル 自己紹介として http://www.chem.kumamoto-u.ac.jp/~sccj2017/ http://www.ecosci.jp/sccj_sa2017/ http://www.shiminkagaku.org/ 30101020170903_honma/
  3. 3. 化学コミュニケーション賞2013 これまでecosci.jpのURL・コンテンツや著書などが紹介された 書籍例(共著書含む)
  4. 4. 化学コミュニケーション賞2013 2008 2009 2010 2011 2007 2017 2014 http://www.ecosci.jp/n-cafe/
  5. 5. ◆生命誕生と元素;生物と無生物 この中で色彩と形からわかるものは? http://www.ecosci.jp/km/km_ligand.html 3000万倍模型(展 示)
  6. 6. 「ビッグヒストリー」テキスト 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/ http://www.ecosci.jp/km/km_ligand.html 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 ◆生命誕生と元素;生物と無生物
  7. 7. ヒト 約60兆個の細胞 “動物細胞には約1万種類,数にし て約100億個のタンパク質分子が 存在し,…” http://www.newtonpress.co.jp/ other/cell.html p.695 37 https://www.youtube.com/playlist?list=PLRSzpxV n06du0CsLsW5-v2xZh4LX9DAkp http://www.newtonpress.co.jp/ other/cell_6.html
  8. 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. 9. http://stw.mext.go.jp/series.html http://www.ecosci.jp/s/bm_all_j.html 伝える/動かす/包む ◆生命誕生;元素はどこから?
  10. 10. ◆生命」を支えるタンパク質の1次構造~4次構造 http://www.youtube.com/watch?v=qBRFIMcxZNM http://www.chart.co.jp/software/ tab/ipad/sample.html RCSB PDB http://www.pdb.org/pdb/ http://www.ecosci.jp/pdb/hemoglobin_s.html
  11. 11. ㊙スタジオミダス提供の 分子模型製作中の写真 ◆ 研究・教育分野でも広がる3Dプリンタ利用 http://www.zcorp.com/jp/Products/3D-Printers/ZPrinter- 450/spage.aspx https://www.jstage.jst.go.jp/article/ biophys/55/2/55_104/_pdf http://monoist.atmarkit.co.jp/ mn/articles/1709/22/news049. html
  12. 12. ◆目に見えない原子・分子を3Dプリンタ模型でツタエル http://stw.mext.go.jp/series.html http://www.ecosci.jp/m/
  13. 13. 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 ◆生命を支えるタンパク質群;ヘモグロビン チューブワーム由来ヘモグロビン(24量体) とヒトのヘモグロビン(4量体)の比較
  14. 14. ◆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/appen dices/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
  15. 15. ◆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/appen dices/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.aist.go.jp/aist_j/press_release/ pr2017/pr20170425/pr20170425.html http://www.jamstec.go.jp/j/about/press_ release/20170428/ 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
  16. 16. 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。 光化学系II 光化学系I ◆生命を支えるエネルギーと元素;光合成 画期的分子模型: 光合成に関係するPDB 3ARCのA鎖
  17. 17. ◆生命を支えるエネルギーと元素 http://www.ecosci.jp/s/Mo_W.html http://www.sankyoshuppan. co.jp/products/detail.php?pr oduct_id=637 http://www.ecosci.jp/N/ テトラピロールって?
  18. 18. http://www.hayakawa- online.co.jp/shop/shopdetail.html? brandcode=000000007817 http://www.ecosci.jp/topic/eye_j.html ※2012年ノーベル化学賞はGPCR http://www.ecosci.jp/GPCR/ http://www.ecosci.jp/moldic/ ◆生体分子の使い回し例 GPCR #視覚
  19. 19. 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 2017年度ノーベル化学賞 http://www.ecosci.jp/chem13/ topics16b.html#06
  20. 20. ◆有機概念図発祥の地=熊本大学薬学部 Web資料有機概念図パネル - 熊薬ミュージアム http://www.pharm.kumamoto-u.ac.jp/museum/exhibition/panel/panel4.html http://www.sankyoshuppan.co.jp/ detail.php?id=310 http://www.ecosci.jp/ocd/ ポスター発表 1P22
  21. 21. ◆有機概念図簡易計算アプリ http://www.ecosci.jp/ocd-app/ 有機概念図Excel計算シートのグラフ スマートフォンでの有機概念図簡易計算ア プリによるペニシリンGの計算・表示例 http://winmostar.com/jp/
  22. 22. ◆環境問題を考える http://www.gizmodo.jp/2017/01/weight- of-humanitys-footprint.html 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.chart.co.jp/goods/item/ rika/23303.php

×