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化学生物学

化学生物学とは、化学や化学合成の原理を生物学や生合成の原理と融合させた学問です。研究の目的は、生物系の詳細な機能を探索して、化学合成過程の改善・変更のために(生物学的分野や化学的分野において)生物系を操作・利用することです。

多くの研究は、生細胞内のタンパク質の機能、親和性、局在に重点が置かれます。化学合成の手法は、タンパク質を修飾し、新機能を持つ構造づくりに用いられます。体内の特定のタンパク質の機能を活性化、不活性化、あるいは強化する小さな化学分子も設計されており、新しい治療法の開発への応用が期待できます。その他の主要な研究分野としては、生物系における金属の役割や、微小管、特定の糖質分子、核酸などの分子の集合・会合を制御するプロセスなどがあります。集合・会合プロセスを理解することで、化学合成の骨格や科学合成の鋳型の知識が得られ、化学プロセスの促進に役立てることができるのです。

生細胞内の特定の分子やイオンの動態や、他の分子との相互作用を理解する研究は、化学生物学の基本要素です。蛍光標識と組み合わせた顕微鏡観察、特に多次元共焦点イメージングは、個々の分子を可視化し、分子の動態をマッピングする重要な手段となっています。光活性化GFP、Kaede、量子ドットのような新しい蛍光プローブの出現により、分子追跡は大幅に容易になりました。

化学生物学の主要な顕微鏡観察法には、蛍光イメージング、共焦点イメージング、スペクトルイメージング、高速共焦点イメージング、TIRF法、FRET/BRET法、FRAP法、デコンボリューション、深部細胞イメージング、タイムラプスイメージングなどがあります。

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