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月刊バイオインダストリー 2010年1月号

【特集】 D-アミノ酸の科学

商品コード: I1001

  • 発行日: 2009年12月12日
  • 価格(税込): 4,860 円
  • 体裁: B5判
  • ISBNコード: 0910-6545

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目次

【特集】 D-アミノ酸の科学


特集にあたって
―生体内D-アミノ酸の存在―
藤井紀子(京都大学 原子炉実験所 放射線生命科学研究部門 機能生化学分野 教授)


老化とD-アスパラギン酸
D-Aspartyl Residues Occur in Proteins with Age
藤井紀子(京都大学 原子炉実験所 放射線生命科学研究部門 機能生化学分野 教授)

 蛋白質を構成するアミノ酸はすべてL-体であるが、近年、アスパラギン酸(Asp)がL-体からD-体ヘラセミ化し、その量が加齢とともに増加することが明らかとなってきた。本稿では、蛋白質中でのAsp残基のラセミ化機構について解説するとともに、D-Asp含有蛋白質の蓄積と蛋白質の不溶化、加齢性疾患との因果関係について述べる。

【目次】
1. はじめに
2. 老化した水晶体蛋白質中のD-Aspの部位の決定
3. 蛋白質中でのAsp残基の反転と異性化機構
4. Asp残基のラセミ化はペプチド中より蛋白質中の方が起こりやすい
5. 免疫組織染色によるD-β-Asp含有蛋白質の探索
5.1 皮膚
5.2 水晶体以外の眼の組織
5.3 その他の組織
6. おわりに


D-セリンの脳機能への関与
D-Serine in Mammalian Brain Functions and Neuropsychiatric Disorders
西川徹(東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科 精神行動医科学分野 教授)

 D-セリンは、D-アミノ酸の中では例外的に、哺乳類の脳において恒常的に高い濃度を保つ。高次脳機能の発現・調節に重要なN-methyl-D-aspartate(NMDA)型グルタミン酸受容体と類似した脳内分布を示し、その生理的活性化に不可欠なコアゴニストとして本受容体Gly調節部位刺激効果を持つこと等から、統合失調症を初めとするNMDA受容体機能不全が関係する様々な精神神経疾患の病態に、D-セリンの異常が関与する可能性が注目されている。したがって、D-セリン代謝系はこれら疾患の新しい治療薬開発の標的としても重要な研究対象となっている。

【目次】
1. はじめに
2. 脳内D-セリンの分布と代謝
2.1 分布
2.2 合成
2.3 細胞外遊離
2.4 取り込み
2.5 分解
2.6 他のD-セリン代謝・作用関連分子
3. 脳内D-セリンの生理的機能
3.1 Glu受容体調節
3.1.1 NMDA受容体
(1) GluN1/GluN2型NMDA受容体
(2) GluN1/GluN3型NMDA受容体
3.1.2 δ2受容体
3.2 グリア-ニューロン相互作用
3.3 神経回路形成
4. 中枢神経系D-セリンと精神神経疾患
4.1 統合失調症
4.2 双極性障害(躁うつ病)
4.3 Gly開裂酵素欠損
4.4 セリン欠損症候群
4.5 脳虚血
4.6 小脳失調
4.7 アルツハイマー病
4.8 筋萎縮性側索硬化症
4.9 神経因性疼痛
4.10 不安
5. おわりに


遊離型D-アミノ酸の役割
Physiological Roles of Free D-Amino Acids
片根真澄(北里大学 薬学部 生体分子解析学教室 助教)
本間浩(北里大学 薬学部 生体分子解析学教室 教授)

 ヒトを含めた哺乳類体内では、主なD-アミノ酸としてD-セリンとD-アスパラギン酸(D-Asp)が見出される。本稿では、D-Aspが担っている生理学的役割について概説する。さらに、D-Aspの類縁体であるN-メチル-D-Aspのほか、D-フェニルアラニンやD-トリプトファンといった芳香族D-アミノ酸が示す生理活性についても言及する。

【目次】
1. はじめに
2. 哺乳類におけるD-Aspの局在性と生理活性
3. 外分泌組織におけるD-Aspの解析
4. NMDAとその前駆物質としてのD-Aspの機能
5. 芳香族D-アミノ酸の生理活性
6. おわりに


アミノ酸ラセマーゼの反応機構
Reaction Mechanism of Amino Acid Racemase
大滝証(東京農工大学 大学院工学府 生命工学専攻 特任助教)
養王田正文(東京農工大学 大学院工学府 生命工学専攻 教授)

 アミノ酸ラセマーゼは、補酵素ピリドキサール5'-リン酸(PLP)依存型と非依存型に大別できる。その反応機構はPLP依存型、非依存型共に2塩基触媒機構で進行するという見解が主流になりつつある。本稿では、アミノ酸ラセマーゼの反応機構に関する研究の動向と、筆者らが得た研究成果について紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. PLP非依存型ラセマーゼの反応機構
2.1 PLP非依存型ラセマーゼ
2.2 PLP非依存型ラセマーゼの構造
2.3 PhAspRの活性部位
2.4 基質結合による構造変化
2.5 反応機構
3. PLP依存型ラセマーゼの反応機構
3.1 PLP依存型ラセマーゼ
3.2 PLP依存型ラセマーゼの構造
3.3 PLP依存型ラセマーゼの触媒残基と反応機構
4. おわりに


哺乳類における微量D-アミノ酸の二次元HPLC精密分析法開発と機能解析への展開
Precise 2D-HPLC of Small Amounts of D-Amino Acids and the Study of Their Functions in Mammals

浜瀬健司(九州大学 大学院薬学研究院 生体分析化学分野 准教授)
三次百合香(九州大学 大学院薬学府 大学院生)
東條洋介(九州大学 大学院薬学府 研究生)
財津潔(九州大学 大学院薬学研究院 生体分析化学分野 教授)

 最近、様々な遊離D-アミノ酸が哺乳類体内で発見され、新規生理活性物質やバイオマーカーとしての可能性が期待されている。しかし、数多くの夾雑成分が存在する生体試料中の微量D-アミノ酸分析は困難な場合が多く、分析法の感度と選択性向上が不可欠であった。本稿では、筆者らが開発したD-アミノ酸の精密二次元HPLC法を解説すると共に、特にD-アラニンについて体内分布・細胞局在についての知見を紹介する。また、最近創薬ターゲットとして注目されているD-アミノ酸酸化酵素について、活性変化に伴う内在性D-アミノ酸の含量変化を併せて紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 微量D-アミノ酸の二次元HPLC精密分析法開発
3. D-アラニンの組織分布・細胞局在の解析
4. D-アミノ酸酸化酵素(DAO)欠損マウスにおける各種D-アミノ酸含量の変化
5. マルチループ2D-HPLCを用いる多種D-アミノ酸の二次元一斉分析
6. おわりに


食品中のD-アミノ酸―おいしさとの関連と食品産業への応用―
D-Amino Acids in Food:Relation to Taste and Application to Food Industry
老川典夫(関西大学 化学生命工学部 生命・生物工学科 教授)

 本稿では、最近注目されている食品中のD型アミノ酸の定量方法、分析例および生成機構について概説すると共に、日本酒中の遊離型D型アミノ酸の含有量と味との関連について、筆者らの研究成果を交えながら紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 食品中のD型アミノ酸の定量方法、分析例および生成機構
3. 食品中のD型アミノ酸と味
4. D型アミノ酸の食品への応用
5. おわりに


ポリ-γ-グルタミン酸の新用途開発
Advanced Applications of Poly-γ-glutamate
芦内誠(高知大学 教育研究部 自然科学系農学部門 准教授)

 ポリ-γ-グルタミン酸は「納豆の糸」の主成分である。その高い安全性、特徴的な分子構造、優れた機能性を活かした新用途開発の取り組みが本格化している。本稿では、D-アミノ酸含有ポリマーの代表格とされるポリ-γ-グルタミン酸の応用分野に的を絞り、最新技術の開発動向について紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 食品・健康関連用途の開発動向
3. バイオケア関連用途の開発動向
4. バイオポリアミド新素材の開発動向
5. 環境関連用途の開発動向
6. 医薬関連用途の開発動向
7. おわりに


BIO R&D
バイオキャパシタ
―新規バイオデバイスとそのスタンドアローン血糖診断システムへの応用―
Biocapacitor―a Novel Bio-device Aiming the Development of Stand-alone Blood Glucose Monitoring System―
葉梨拓哉(東京農工大学 大学院工学府 生命工学専攻)
山崎智彦((独)物質・材料研究機構 生体材料センター)
津川若子(東京農工大学 大学院工学府 生命工学専攻;同大学 大学院技術経営研究科 技術リスクマネジメント専攻)
早出広司(東京農工大学 大学院工学府 生命工学専攻;同大学 大学院技術経営研究科 技術リスクマネジメント専攻;(有)アルティザイム・インターナショナル)

 バイオキャパシタは、(1)燃料となる基質の濃度に起電力が依存する「酵素燃料電池」、(2)酵素燃料電池から得られる起電力を昇圧する「チャージポンプ」、(3)酵素燃料電池から得られた電気エネルギーをチャージポンプを介して充放電する「キャパシタ」から構成され、チャージポンプを用いて酵素燃料電池の電圧を昇圧する、酵素燃料電池から得られた電気量をキャパシタに充電する、という2つの方法をとることにより、酵素燃料電池の構造やサイズを変更することなく、デバイスを稼動させるのに十分な電力を得ることができるバイオエレクトリックデバイスである。また、バイオキャパシタは放電の間隔または頻度が燃料の濃度に依存するため、放電頻度を指標としたバイオセンシングシステムとして動作させることが可能である。本稿では、新規バイオデバイスであるバイオキャパシタの原理を提唱し、バイオキャパシタの原理を用いた2つのワイヤレスグルコースセンシングシステムについて報告する。

【目次】
1. はじめに:背景と課題〜バイオ燃料電池の課題解決にむけて〜
2. バイオキャパシタの原理
3. バイオキャパシタの実際
4. 基本的なバイオキャパシタの構成と動作検証
5. 赤外線LEDをトランスミッタとして用いるグルコースセンサ
6. 発振回路をトランスミッタとするグルコースセンサ〜バイオラジオトランスミッタ〜
7. バイオキャパシタの将来展望


バクテリアが作るセルロースを用いた新規表示デバイスの開発
Development of a New Display Device Using Cellulose Produced by Bacteria
田島健次(北海道大学 大学院工学研究科 生物機能高分子専攻 准教授)

 電子ペーパーは、紙の持つ表示の見やすさと、情報が瞬時に書き換えられるというデジタル機器の利点を併せ持った表示技術である。電子ペーパーとしては、以下の3つの要件を満足する必要がある。(1)高いコントラストと解像度:電子ペーパーは光の反射によって文字を表示するため、背景と表示の間に高いコントラストが必要となる。また、他の表示デバイスと同様に、きれいに表示させるためには高い解像度が求められる。(2)メモリー性:表示の切り換えの瞬間だけに電力を必要とし、その後の表示の維持に電力が必要がなければ消費電力を大幅に抑えることができる。(3)フレキシビィティー:用いる素材を柔軟に、さらに素子全体の厚さを薄くすることにより、紙と同様な扱いが可能となる。筆者らは、このような3つの要件を満足しえる素材として、バクテリアが合成するセルロース(バクテリアセルロース(BC))を選択した。本稿では、バクテリア(酢酸菌)におけるセルロース合成機構とその構造的特徴を活かした新規表示デバイスの開発について紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. バクテリアにおけるセルロース合成
2.1 セルロース合成関連遺伝子クラスター
2.2 セルロース合成酵素複合体(ターミナルコンプレックス(TC))
2.3 AxCeSDの構造とセルロース合成における機能
2.4 BCの特徴と応用例
3. BCを用いた表示素子の開発
3.1 酢酸菌によるセルロースの合成
3.2 表示素子用BC支持体の調製
3.3 発色試験
3.4 表面に直接電極を形成した支持体の調製
4. おわりに


連載 たまごバイオ(第8回)
特許にみる技術開発の流れ
結城惇((株)アニマルバイオ)

【目次】
1. はじめに
2. 技術内容別にみた最初の特許
3. 卵黄抗体関連特許
4. 遺伝子鳥類作製法


BIO BUSINESS

プロバイオティクスの市場
Market of Probiotics

【目次】
1. 概要
2. 研究動向
2.1 整腸作用
2.2 発がんリスク低減作用
2.3 免疫能調節作用
2.4 アレルギー低減作用
2.5 血中コレステロール低減作用
2.6 血圧降下作用
2.7 ピロリ菌制御作用
3. 市場規模
4. 企業動向
(1) 明治乳業
(2) ヤクルト本社
(3) 森永乳業
(4) カゴメ


BIO PRODUCTS

ラクターゼ
Lactase

【目次】
1. 物性
2. 市場動向
3. メーカー動向


L-トリプトファン
L-Tryptophan

【目次】
1. 概要
2. メーカー動向
3. 市場動向
4.価格
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