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九州工業大学 情報工学部 生命化学情報工学科(2018年4月 設置予定) 坂本 順司 教授

いきいきと生きる~息をする呼吸酵素の研究

いきいきと生きる~息をする呼吸酵素の研究

九州工業大学 
情報工学部 生命化学情報工学科(2018年4月 設置予定)

坂本 順司 教授

30分のミニ講義を聴講しよう!微生物の多様性の秘密は呼吸酵素にあり

微生物の多くもヒトと同じく呼吸活動でエネルギーを獲得して生きています。しかし微生物で働く呼吸酵素群は、ヒトより多様です。呼吸の分子メカニズムの多様性を調べると、善玉菌の生育を改善したり、悪玉菌の「息の根」を止めたりできるでしょう。

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先生からのメッセージ

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入学試験には、複数の中から正しいものを選ぶ「多肢択一」方式の問題があります。これは、解答が1つであることを前提にしていますが、大学の勉強では解答が1つとは限りません。「こういう観点ではこれが正しい」とか、「こういう条件では、あちらの解答のほうがふさわしい」といった注釈付きの長い解答のほうが普通なのです。しかし、広い一般社会では、また研究活動でもそのようなあいまいな解答のほうが正確です。大学では、あいまいさに耐えながら地道に考える能力を身につけてほしいと思います。

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遺伝子操作でエネルギー効率のよい微生物に 生命は、細胞内で栄養と酸素を反応(酸化)させることで、エネルギーと二酸化炭素、老廃物を発生させることが分かっています。この活動は「呼吸」と呼ばれています。呼吸の中心的な活動である酸化を起こすのが、細胞膜に埋め込まれている呼吸酵素です。呼吸酵素は、主な酵素3つで1組の呼吸酵素が複数集まって構成されます。この組み合わせが、微生物の機能を決定します。酵素の働きは多彩で、さまざまな機能を持った微生物が存在しています。例えば、熱い場所を好みエネルギー効率のよい好熱菌やアミノ酸を作るアミノ酸生産菌といった善玉菌もあれば、傷を膿ませる悪玉菌もあります。ほかにも数えきれないほどの微生物が存在します。
ところで、呼吸酵素の仕組みが解明されるなかで、さまざまな応用が試みられています。その一つとして、呼吸酵素を遺伝子操作して、酵素のゲノム(遺伝子情報)を書き換える技術が発達してきました。例えば、善玉菌であるアミノ酸生産菌は、エネルギー効率が悪いという特性を持ちます。アミノ酸生産菌のゲノムを好熱菌のようなエネルギー効率のよいゲノムに書き換えれば、より多くのアミノ酸を産み出すことができます。創薬への応用も考えられます。ある病原菌の酵素が人にないことが解れば、副作用なくその病原菌だけを死滅させる薬をつくることが可能です。
抗生物質の限界を超える新しい薬の開発 これは、病気を治すという点では根源的な方法と言えるでしょう。抗生物質でも治療することは可能ですが、濫用すると耐性菌という薬が効かない菌が発現してしまいます。しかし、この呼吸酵素を利用する方法だと菌を死滅させるためにそのような問題が起こらないからです。
呼吸の仕組みを解明していくと、生物の違いが明らかになります。特に、微生物のゲノム解読は始まったばかり。解明されていない領域が無限大にあります。これからますます面白い研究成果が生まれるでしょう。

先生からのメッセージ

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入学試験には、複数の中から正しいものを選ぶ「多肢択一」方式の問題があります。これは、解答が1つであることを前提にしていますが、大学の勉強では解答が1つとは限りません。「こういう観点ではこれが正しい」とか、「こういう条件では、あちらの解答のほうがふさわしい」といった注釈付きの長い解答のほうが普通なのです。しかし、広い一般社会では、また研究活動でもそのようなあいまいな解答のほうが正確です。大学では、あいまいさに耐えながら地道に考える能力を身につけてほしいと思います。

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