研究組織:エネルギー利用過程研究部門

エネルギー構造生命科学研究分野

エネルギー利用過程研究部門 エネルギー構造生命科学研究分野
教授:片平 正人 准教授:永田 崇 助教:真嶋 司
構造生物学に立脚したバイオマスおよびバイオ分子の活用を行い、バイオリファイナリーの確立を志向した研究を行っています。

構造生物学に立脚したバイオマスの活用によるバイオリファイナリーの志向

教授:片平正人
バイオマスおよびバイオ分子に関し、NMR 法を用いた構造生物学的なアプローチにより、事象を原子レベルの分解能で理解する事を行っています。一例としてプリオン病を引き起こす蛋白質を機能性RNA が捕捉するメカニズムを明らかにしました。新しい方法論の開発も行っており、抗HIV 活性を有する酵素に関し、ウィルスDNA の塩基を改変・無意味化する反応をNMR を用いて実時間で追跡する手法の開発に成功しました。目下、非可食性木質バイオマスからエネルギーおよび各種化成品の原料となる有用物質を取り出す事を行っており、最終的には石油リファイナリーからバイオリファイナリーへのパラダイムシフトを見据えた研究を行っています。

NMR 法を用いて生物に学ぶバイオリファイナリー

担子菌が木質バイオマスを生分解するメカニズムを、NMR 法によってナノレベルで解明し、木質バイオマスからエネルギーと化成品を取得する手法を確立する。

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植物バイオマスの化学構造解析および生体分子の構造・機能・分子運動解析

准教授:永田崇
目指しているのは、植物バイオマスから次世代エネルギー、機能性高分子、化成品材料などを生産するための分子基盤の構築です。そのために、NMR 分光学、生化学、細胞生物学、構造生物学などの手法を組み合わせ用いています。現在取り組んでいるのは、木質バイオマスが各種方法により分解される際の化学構造変化の追跡です。また、酵素や遺伝子発現に関わるタンパク質および核酸が働く姿を、立体構造および分子運動の観点から解析しています。目標は、化石資源から循環型資源である植物バイオマスへ移行するための礎を築くことです。

タンパク質:核酸複合体のNMR 構造

卵形成に関わるPARN がmRNA の5' キャップに結合した姿(左)。幹細胞の全能性を維持するMusashi がmRNA の3' 領域に結合した姿(中)。植物の光応答転写因子GT-1が標的DNA に結合した姿(右)。

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立体構造に基づくバイオ分子の活性機構の理解

助教:真嶋司
生物はエネルギーを産出する反応に多様なバイオ分子を利用しています。これらのバイオ分子は固有の立体構造に折り畳まれることで、特異的な分子認識や触媒活性を実現しています。NMR 分光法とX線結晶構造解析法は、バイオ分子を構成する原子の1つ1つの空間的な配置を明らかに出来る手法です。本手法によってエネルギーの産生に関わるバイオ分子、とりわけ木質バイオマスを分解する微生物の酵素について、どのような形をもって、どのように働くのかを明らかにします。本研究で明らかにした知見に基づき、将来的にはより高い酵素活性を発揮するバイオ分子の創製を目指します。

バイオ分子の分子認識

機能性核酸の立体構造(左)と、それが標的バイオ分子を認識して結合する様式(右)。いずれもNMR 分光法によって原子レベルの分解能で明らかにしました。

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