2013繊維学部研究紹介

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直径100ミクロンの卵子も数ミクロンの精子も顕微鏡下で操作受精直後から精子中心体を基点にして微小管繊維網が発達保地研究室顕微操作を駆使して受精の神秘に迫り、遺伝資源を保存・再生・活用する!哺乳類における受精生理の解明と遺伝資源の保存・再生に取り組んでいる保地研究室。これまでにマウス、ラット、ウサギ、ネコ、ウマ、バッファロー、ウシ、クジラ、ヒトに至る動物種の配偶子(精子・卵子)を扱い、約100編の学術論文を公表しています。得意技は、未受精卵子や受精卵(胚)の新しい凍結保存法である「ガラス化技術」と高倍率の顕微鏡下で配偶子を操る「顕微操作」。マイクロマニピュレーターを駆使すれば受精シーンを再現した胚の作出だけでなく、クローン動物や遺伝子改変動物の創出も可能になるそうです。顕微授精技術や体細胞核移植技術の確立は、細胞の「生」の定義を「ゲノムDNAが保存されていること」だけに集約しました。永久凍土に凍結状態あるいはフリーズドライ状態で埋まっている絶滅種、マンモスの生殖細胞・体細胞もこの意味では「生きている」可能性があり、最先端の生殖工学技術の力を借りることで「マンモス復活」の狼煙が揚がるかもしれません。また、再生医療の切り札である多能性幹細胞(ES細胞・iPS細胞)をラットで樹立しました。これらを機能的な生殖細胞に分化させることができるならば、究極の不妊治療法となることでしょう。製薬・食品関係の企業、あるいは国・地方公共団体(公務員)といった就職先が一般的です。一方、8組に1組の夫婦が不妊に悩んでいると言われる昨今、高度な顕微操作技術を習得した学生は産婦人科関連クリニックに勤め、ヒト不妊治療に携わる技術者となった例も少なくありません。保地眞一教授雪印乳業(株)研究員、帯広畜産大学寄附講座教員、信州大学助教・准教授を経て2008年より現職。実験小動物から大型家畜、さらにはヒトに至る様々な哺乳動物の生殖細胞等を用い、生殖生理学、低温生物学、発生工学に関する研究を展開。生物機能科学課程応用生物科学系研究から広がる未来卒業後の未来像ラット精子頭部は釣り針状の形をしているため注入操作は困難だったが、今ではフリーズドライ精子に適用できるまで改良された生体高分子:遺伝子や酵素の機能と構造、相互作用を解明し、バイオテクノロジーに応用志田研究室では、遺伝子の本体である核酸の構造、発癌物質や活性酸素で傷ついたDNAなどの性質や構造について調べています。また、傷ついたDNAを修復するDNA修復酵素について、今までにない観点から研究しています。修復酵素がDNAの損傷箇所をどのようにして認識しているかを明らかにし、制がん剤の研究にも応用しています。また、細菌の細胞壁を構成するペプチドグリカンを利用した固定化酵素を調製し、生理活性物質の生産も試みています。日本海溝に生息する深海微生物が作る繊維状タンパク質を分析し、特殊なアミノ酸で構成されていることを最近明らかにし、生物繊維としての応用を図っています。遺伝子は最適の場所と時期を選んで発現し、タンパク質が作られています。遺伝情報を担うDNAは使い捨てではなく傷ついたら修復される唯一の生体高分子です。DNAや酵素の機能構造が明らかになれば、それを医療分野に応用し、生体関連物質の工業的生産に有効利用することが可能になります。身近な生物や極限環境(温泉、深海)に生きる生物、私たち人間自身も未だ神秘のベールに包まれています。一緒に神秘の世界を覗いてみましょう。公的研究機関(農業・食品産総研、鉱物資源機構、筑波産総研)や企業(出光中研、山崎パン、ポーラ化粧品など)の研究所、その他多くの食品関連企業、発酵食品製造企業、コンタクトレンズ開発などの医療関連分野、科学学術書出版会社などで活躍しています。志田敏夫教授名古屋大学化学機器測定センター教務職員、Johns Hopkins大学博士研究員を経て、1986年より繊維学部講師、助教授、2005年より大学院助教授、准教授を経て、2009年より現職。核酸科学、タンパク質工学、生体高分子物性科学、微生物利用工学。酵素の基質認識機構に今まで考慮されてこなかった酵素・基質複合体形成以前のきわめて初期の酵素の基質認識メカニズムを解明左端:酵素はまだ傷ついたDNAを未発見中央:酵素表面に出ているアミノ酸がDNAの傷(穴)を見つけたところ右端:酵素が傷のあるDNAを直そうとしているところ(穴を見つけたアミノ酸はここでは働いていない。)左図:深海6,000mに生息する微生物Kokuriaroseaの電子顕微鏡写真(菌体の周りに繊維状物質)右図:培養菌体から得られた繊維状タンパク質生物機能科学課程応用生物科学系研究から広がる未来卒業後の未来像志田研究室

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