分子生物学への導入を目的として、遺伝物質であるDNAやその分子構造の発見、セントラルドグマの提唱や多様な分野への応用例など、本学問領域に関する研究の歴史について解説する。

核酸分子を構成する物質であるリン酸、糖、塩基の化学構造について説明する。また、DNAやRNAの化学的性質やその差異について解説する。さらに、核酸分子の方向性や塩基対形成機構、DNA二重らせん構造の形成の原理について解説する。

真核生物に見られるクロマチンや染色体構造の形成機構について説明する。また、クロマチン再構成因子などに関する最新の知見を紹介する。さらに、真核生物のゲノム構造について原核生物のそれと比較しながら説明する。

DNA複製機構の原理について解説を行う。DNA複製フォークを形成する分子を説明し、さらに、リーディング鎖、ラギング鎖といった複製フォークにおける非対称性についても解説する。また、DNA合成を担う酵素であるDNAポリメラーゼの特徴について説明する。

第2回で学習したRNAの化学的な構造について復習する。真核生物における遺伝子構成や転写開始の分子機構について原核生物と比較しながら解説する。また、RNA合成を担う分子であるRNAポリメラーゼの特徴について解説する。さらに、近年その機能が注目されている小分子RNAに関して最新の知見を交えながら解説する。

真核生物の転写調節機構について解説する。真核生物のmRNA合成に関わる5'キャップ構造の付加、スプライシング反応、ポリアデニル化や成熟mRNAの核外輸送に関する分子機構について解説する。また、多様なタンパク質合成に関与する選択的スプライシングに関して具体的な例を示しながら解説する。

真核生物の遺伝子発現の調節機構について解説する。特に、アクチベーターやリプレッサーなどの転写調節因子の機能について解説する。また、ペプチドホルモンやステロイドホルモンによる遺伝子発現調節について解説する。さらに、miRNAによる遺伝子発現の転写後調節について解説する。

タンパク質翻訳に用いられるコドンや、アミノ酸の化学的な特徴について解説する。タンパク質翻訳のアダプター分子であるtRNAについて説明する。また、タンパク質翻訳の場であるリボソームの分子構造について説明する。真核生物におけるタンパク質翻訳の開始から終結までについて解説する。

前回までの講義内容の理解度を問う小テストを実施し、その解説を行う。
タンパク質の折りたたみに関与する非共有結合について解説する。また、疎水結合によるタンパク質の折りたたみについて解説する。タンパク質の折りたたみを補助する分子シャペロンについて解説する。さらに、タンパク質の折りたたみ異常により生じる疾患についても説明する。

タンパク質の特徴的な折りたたまれ方であるαヘリックスとβシート構造について具体例を示しながら解説する。タンパク質のドメイン構造やサブユニットについて解説する。タンパク質とその他の生体分子との相互作用について酵素タンパク質を例に解説する。

生体内におけるタンパク質合成と分解のバランスについて解説する。生体内における主要なタンパク質分解系であるユビキチン-プロテアソームとオートファジー-リソソームに関して、その分子機構や生理学的意義、疾患との関わりについて最新の科学的知見を示しながら解説する。

DNAメチル化修飾やヒストンタンパク質翻訳後修飾、non-coding RNAをはじめとしたエピジェネティクス遺伝子発現制御機構に関して、X染色体の不活化など具体例を示しながら解説する。昆虫からマウスやヒトなど、様々な動物におけるエピゲノム変異を介した次世代への獲得形質の伝達について具体例を示しながら解説する。

分子生物学を用いた研究法①　生体試料からの核酸の抽出法、制限酵素、DNAクローニング、PCR法の原理や塩基配列決定法などの核酸分子の解析法について、具体的なデータを示しながら解説する。

分子生物学を用いた研究法②　生体試料からのタンパク質抽出法、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動の原理、ウェスタンブロッティングや免疫組織化学をはじめとしたタンパク質検出法など、タンパク質の解析手法について具体的なデータを示しながら解説する。

分子生物学を用いた研究法③　RNA干渉による遺伝子ノックダウン法やターゲッティングベクターを用いたノックアウトマウスの作製法、TALENやZFN、CRISPR-Cas9などゲノム編集技術を用いた遺伝子機能の解析法について、具体的な科学的知見を示しながら解説する。また、講義全体を振り返り、これまでの学習内容の確認を行う。