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研究室紹介

高分子科学専攻は3つの基幹講座と一つの協力講座からなり、各講座がそれぞれ複数の研究室から構成されています。(図の講座名をクリックすると、概要紹介 へジャンプします。)

基幹講座の研究についてはアニュアルレポートに も紹介されています。
こちらも合わせてご覧ください

高分子合成・反応化学大講座 ( 高分子合成化学高分子反応化学)

本講座は、高分子合成化学および高分子反応化学グループで構成されている。高分子合成化学グループ では、重合機構の詳細な研究により高選択的なリビング重合系を見いだし、新しい構造や性質、機能を有する高分子を設計・合成する方法 を検討している。高分子反応化学グループでは、高分子配位子によるバイオミネラルの創製や、酸化還元金属酵素の活性部位の構造と反応 性の関係をモデル化した新しい高分子錯体の合成を行っている。

高分子合成化学研究室  
青島 貞人(教授)、金澤 有紘(助教)

我々は、従来と全く異なる高分子材料合成アプローチ法の確立を目指して、高分子の設計及び精密合成法を検討しています。重合反応にお いては、モノマーに開始剤を加えると活性種ができ、それらが次々に他のモノマーと連結して長い鎖が形成されます(図参照)。しかし、 従来の方法では重合は選択的・定量的には進行せず、高分子の構造や分子量の規制は極めて困難でした。そこで、我々はカチオン重合機構 や活性種の性質を詳細に研究することにより、副反応の全く起こらないリビングカチオン重合系を見いだし、新たな高分子設計・合成に関 する検討を始めました。現在のテーマとしては、(1)新規カチオン重合開始剤系の開発と重合メカニズムの検討、(2)リビングカチオ ン重合による種々のブロックコポリマーの合成と高感度な刺激応答性高分子の設計、(3)リビング重合を用いた様々な形状や特異的な性 質を有するポリマーの合成を進めています。

ホームページ: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/aoshima

高分子反応化学研究室  
鬼塚 清孝(教授)、岡村 高明(准教授)、神林 直哉(助教)

金属元素の特性を活用した高分子合成法の開拓と機能性高分子の創出について、幅広い研究を行っています。例えば、新しい遷移金属錯体 を分子レベルで精密に設計し、その反応性を精査することによって新しい重合触媒を開発しています。また、有機合成化学をベースにして 高分子の構造を高度に制御し、その構造を生かした機能化について検討しています。さらに、天然の高機能高分子錯体の代表例である金属 酵素に注目し、活性部位のモデル錯体や非天然型ペプチドの合成と構造についての研究を通じて、金属酵素が高度な機能や特異な反応性を 発現する機構の解明に取り組んでいます。

1. 有機金属錯体を用いた新しい重合反応の開発と機能性高分子への応用
2. 金属錯体を構成単位とする機能性高分子錯体に関する研究
3. 金属酵素の活性部位の反応制御機構を簡単な配位子や合成ペプチドにより明らかにする研究
4. 非天然型ペプチドにより新しい高次構造の形成や機能発現を行う研究
5. 新規金属錯体試薬を用いたアミノ酸配列決定などによる蛋白質の解析。

ホームページ: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/onitsuka/index.html

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高分子構造・物性・機能論大講座 ( 高分子物理化学高分子機能化学超分子科 学)

本講座は、高分子物理化学、高分子機能化学、超分子科学の3グループで構成されている。高分子物理 化学グループでは、様々な高分子およびポリマーアロイの緩和過程を測定し、高分子鎖の分子運動と高次構造の外部場による制御を検討し ている。高分子機能化学グループでは、生体高分子と人工高分子/低分子とをハイブリッド化することによる新規機能発現を目指した研究 を行っている。 超分子科学グループでは、シクロデキストリンなどの環状分子が高分子鎖を貫いた超分子構造を形成することを発見し、様々な構造と機能 を有す る超分子の構築を検討している。

高分子物理化学研究室
井上 正志(教授)、浦川 理(講師)、片島 拓弥(助教)

高分子、超分子、液晶、コロイド、粒子分散系などは、内部に多くの自由度を持っており、相互作用によって多様な構造を発現させるばか りか、流動場、電場等の外場の刺激によって容易に構造を変化させ、複雑な応答を示します。私たちの研究室では、高分子や超分子を中心 に、その多彩な物理化学的性質を分子レベルで理解することを目指して研究しています。具体的には、粘弾性、誘電緩和、流動複屈折等の 手法を用いて、以下のようなテーマに取り組んでいます。

1. 高分子のアーキテクチャと分子運動
2. 高分子固体の流動光学と非線形レオロジー
3. ソフトマターの流動誘起構造
4. 超分子ポリマーの構造と分子運動
5. 水溶性高分子の水和
6. 高分子複合系の構造と分子運動


変形を加え、応力と複屈折を同時測定する装置

ホームページ: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/inoue/index.html

高分子精密科学研究室
橋爪 章仁(教授)

私たちの身の回りには高分子からできた物質がたくさんあり、私たちの生活を豊かなものにしています。私たちの体も核酸やタンパク質な どの高分子からできています。高分子が重要な役割を担い、また、生命が高分子を選択した理由を解明するために、私たちは高分子の本質 (高分子性)を理解することを目指しています。また、高分子性を利用した高性能高分子の創製も目指しています。私たちは高分子性の理 解と利用を研究目標として、以下の三つの課題に取り組んでいます。

(1) 私たちは高分子性をより深く理解するために、明確な化学構造を有する精密高分子の創製に挑戦しています。
(2) 私たちは精密高分子を用い、高分子の本質(高分子性)をより深く理解するために研究しています。
(3) 私たちは精密高分子を用いて、生体高分子に匹敵する高性能高分子の創製を目指しています。


ホームページ: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/hashidzume/index.html

超分子機能化学研究室
山口 浩靖(教授)、 高島 義徳(講師)

生体系では様々な(分子内・分子間)相互作用を介して、高度かつ特異な機能を発現しています。一方、人工系では生体系では 見られないような機能性分子も開発されています。本研究室では、生体高分子(特にモノクローナル抗体)と人工高分子/低分子 との複合 化により、それぞれの長所を融合した優れた機能性材料や、今までに無いような新機能を有する材料の創製を目指します。さら に、生 体分子の分子レベルにおける構造的エッセンスを抽出し、これを代替する分子・高分子を設計・合成します。
これらの分子を特異的に集積した材料を創製することにより、新規機能発現を目指します。


ホームページ: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/yamaguchi/

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高分子凝集系科学大講座 (高分子構造科 学高分子集合体科学)

本講座は、高分子構造科学および高分子集合体科学のグループで構成されている。高分子構造科学 グ ループでは、高分子固体の構造と物性との 関わ りを分子レベルから理解するために必要な構造情報と分子間相互作用の情報を収集し、それに基づいて物性の理論的予測やシミュレーションを行っ ている。高分子集合体科学グループでは、高分子集合体を形成する新規高分子の合成、さまざまな高分子系が形成する集合体の構造解 析と その 形成 機構の解明、および高分子集合体の構造と物性の関係の確立をめざしています。

高分子構造科学研究室  
今田 勝巳(教授)、金子 文俊(准教授)、川口 辰也(助教)

生体内では、生体高分子が多数集合してできた分子機械が様々な化学反応や機能を担い、生命活動を支えています。生体高分子ででき た分 子機械は人工システムとは異なり、高精度といい加減さが両立しながら機能します。細菌のべん毛システムや蛋白質輸送システムは代表的 な生体分子機械です。このような生体分子機械の作動機構や形成機構を、原子レベルの立体構造解析と分子機械の再構成を通して探り ま す。また、高分子と低分子化合物複合体の構造を調べ、それら分子の構造と機能の関係の研究も行っています。

1. 回転分子モーターである細菌べん毛の回転機構の解明
2.べん毛モーターの形成機構の解明
3. 細菌の蛋白質輸送装置システムの構造と機能の解明
4. 細菌の環境センサーユニットの構造と機能の解明
5. 高分子/低分子複合体の構造とその形成機構に関する研究


べん毛輸送装置とATP合成酵素の類似性

ホームページ: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/imada/

高分子集合体科学研究室
佐藤 尚弘(教授)、寺尾 憲(准教授)

高分子は、プラスチックやフィルムなど固体状態で利用されるばかりでなく、溶液状態で利用されることも数多くあります。食品、化 粧 品、ペイントなどの乳化安定剤や増粘剤として高分子が利用されているのをはじめ、溶液中で形成される高分子ミセル中に薬を内包した系 がドラッグデリバリーシステムとして利用され、またタンパク質や核酸が細胞内で種々の生化学反応に関与しているのも溶液状態で す。そ のような溶液系の諸性質には、溶質である高分子の会合状態が非常に重要な役割を演じています。私たちの研究室では?、溶液中で数本か ら非常に多数の高分子鎖が集まった高分子集合体を研究対象とし、溶液中で新規な集合様式を有する高分子の合成、ならびに高分子集 合体 の溶液状態のままでの構造解析・構造形成過程追跡の新しい手法の開発を行っています。具体的には、以下のような高分子系を現在研究し ています。

1. 水溶液中での両親媒性高分子
2. 水溶液中で高次構造をとる生体高分子
3. らせん高分子のキラルな会合体と液晶
4. 窒素原子を主鎖に含む会合性高分子
5. 水素結合能を有する高分子
6. 非極性溶媒中での高分子リビングイオン


ホームページ: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/sato/

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情報高分子大講座(協力講座) (蛋白質 構造 形成蛋白質結晶学超分子構造 解析学)

協力講座として、大阪大学蛋白質研究所の蛋白質構造形成研究室、蛋白質結晶学研究室および超分 子構 造解析学研究系の3研究室があります。それぞれの研究室に大学院生が配属され、蛋白質の溶液中や結晶状態における立体構造に関して、 活発な研究活動が行われています。

蛋白質構造形成研究室(蛋白質研究所) 
後藤 祐児(教授)、Lee, Young-Ho(講師)、宗 正智(助教)

1. フォールディング過程の観察
2. 蛋白質の構造安定性と揺らぎの解析
3. アミロイド線維の構造と形成反応

蛋白質は、アミノ酸の一次配列に従い、機能を発揮できる特有の立体構造に自発的に折り畳みます。この現象はすべての蛋白質 で見 られますが、高分子科学的にはいまだに理解されていない蛋白質特有の性質です。蛋白質が折り畳む反応(フォールディング反応)を 明らかにすることは、蛋白質の構造や機能を理解する前提となるだけではなく、人工蛋白質の設計にもつながる重要な課題です。
蛋白質のフォールディング反応は、多くの生物現象にも関わりを持ちます。例えば、アルツハイマー病やプリオン病などの疾病 は、蛋 白質がフォールディングの異常を起こし、アミロイド線維として生体中に蓄積することと関連します。フォールディング病とも呼ばれ るこれらの異常がなぜ起きるのか、病因の解明は治療法の開発のために必須の課題です。
当研究室の実験では、各種分光法(核磁気共鳴、円二色性、赤外吸収)、特殊な観察法(蛍光顕微鏡)、物理化学的手法(熱量計 測や 分析用超遠心)など様々な測定手法を用います。また、大腸菌や酵母を使った分子生物学的手法により、変異体蛋白質の発現、精製も 行い、実験に用います。これらの手法を駆使し、蛋白質の構造と安定性、フォールディング反応の分子機構、アミロイド線維の構 造と 形成機構を研究しています。


アミロイドβペプチド線維の全反射蛍光顕微鏡画像

ホームページ: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/physical/yoeki.html

蛋白質結晶学研究室(蛋白質研究所)
栗栖 源嗣(教授)、田中 秀明(准教授)

蛋白質を複合体状態でそのまま構造解析し生命システムを理解する
生命システムのなかで、蛋白質はネットワークを形成しながら機能しています。我々は、蛋白質結晶学の手法で複合体状態の蛋白質を 結晶 化し、結晶構造に基づいて生命システムを理解しようという研究室です。精製・結晶化した蛋白質の構造を解析することで、全ての生命現 象を理解できるとは思いませんが、「呼吸」、「光合成」、「生体運動」などに限って考えた場合、その働きは複合体蛋白質の結晶構 造を 基に理解することができます。今にも回り出しそうな状態で構造解析されたF1-ATPaseの結晶構造(1998年ノーベル化学賞) などはその良い例でしょう。我々の研究室では「光合成」「分子モーター」「生体超分子」をキーワードに、以下のような研究プロ ジェク トを進めています。

1. 光合成生物のエネルギー変換反応、レドックス代謝ネットワークの構造生物学
2. 巨大な生体分子モーターであるダイニンの構造-機能相関の解明
3. 分子量約1000万の巨大な核酸-蛋白質複合体Vaultの構造研究


ダイニン分子モーターの結晶構造

ホームページ: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/crystallography/

超分子構造解析学研究系(蛋白質研究所)
中川 敦史(教授)、鈴木 守(准教授)、山下 栄樹(准教授)、東浦 彰史(助教)

1. 生体超分子複合体およびタンパク質のX線結晶構造解析
2. 生体超分子ビームラインの開発・整備・管理
3. 脳・神経系に関連するタンパク質の構造プロテオミクス
4. 微小結晶からのデータ処理技術の開発
5. ターゲットタンパク研究プログラムに関連するタンパク質群の構造解析

生体超分子複合体は、個々のタンパク質/核酸コンポーネントが会合することによって初めてその機能を持つため、個々のコン ポー ネントではなく、超分子複合体全体の立体構造を決定することが重要です。 本研究系では、イネ萎縮ウイルス、超好熱菌由来ウイルス様粒子といった生体超分子複合体や生物科学的に興味のあるタンパク質の立 体構造決定行うと同時に、SPring-8の生体超分子構造解析ビームラインの開発を中心とした、生体超分子複合体のX線結 晶構 造解析のための新たな方法論の開発を行っています。 また、文部科学省ターゲットタンパク研究プログラムに参加し、構造解析の技術開発やいくつかの重要なタンパク質群の構造解析研究 を進めています。

ホームページ: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/rcsfp/supracryst/index.html

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安全衛生管理部(協力講座)

環境安全化学研究室
山本 仁(教授)

1. 低障壁イオン伝導性高分子の研究
2. 水素結合のスイッチングによる光-化学エネルギー変換系の研究
3. リアルタイム微量化学物質検出技術の開発
4. 安全風土の構築を目指した大学における安全教育手法の開発
5. 世界の大学における事故の調査・分析

当研究室は、大学を構成する全ての人の安全と衛生の管理を行う安全衛生管理部の中にあり、そのミッションである、学生・教職員に 対する安全衛生教育・講習を通した大阪大学の安全風土の醸成を行うと共に、広く科学技術の安全に寄与する研究を行っていま す。現 在は、リチウムイオン二次電池の本質安全化を目指した低障壁イオン伝導性高分子電解質の研究、光によって化学的性質を制御できる 分子の研究、様々な化学物質が生体に与えるストレスに対する生物の遺伝子レベルでの応答に関する研究を進めています。 また、学内のみならず日本、世界の大学内の事故に関する調査研究を行い、様々な分野での事故から共通の要因を探り出すことで、よ り安全な研究・実験操作の提言・指導を行っています。

ホームページ: http://www.osaka-u.ac.jp/jp/facilities/anzen/kankyou/

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