新井研究室 / 学生募集

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### 大学院生募集（修士課程・博士課程）

### 東京大学大学院・新井研究室では、
東京大学 / 大学院総合文化研究科 / 広域科学専攻 / 生命環境科学系
東京大学 / 大学院理学系研究科 / 物理学専攻
の２つの専攻から大学院生を受け入れています。
タンパク質のことを究めたい、医療や産業などに役に立つタンパク質を作って社会貢献したい
という意欲的な学生をお待ちしています。
見学や相談等はいつでも受け付けています。新井までメールで、お気軽にご連絡ください。
arai (at) bio.c.u-tokyo.ac.jp

※受験を希望される方は、出願前に必ず一度はご相談ください。

### 大学院入試情報（修士課程）

#### 2024年4月入学（もしくは2023年10月入学）
東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻 生命環境科学系（修士課程）

#### 入試の詳細は、大学院総合文化研究科へ
修士課程入試説明会
2023年4月22日（土）13:00～オンライン開催
2023年5月20日（土）13:00～オンライン開催
（全体説明会、生命系説明会、研究室個別説明会がある予定）
説明会の詳細はこちら
入試に関する日程
出願期間：　2023年6月30日(金)～7月6日(木)午後4時
出願書類：　募集要項で確認すること
筆記試験：　2023年8月17日(木)
口述試験：　2023年8月24日(木)～8月29日(火)
＊今年から専門科目は筆記試験に戻りました。
＊出願書類としてTOEFLかTOEICのスコアが必要となるので、早めに準備すること。

#### 2024年度4月入学
東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻（修士課程）

#### 入試の詳細は、大学院理学系研究科へ

### 大学院入試情報（博士課程）

#### 2024年4月入学（もしくは2023年10月入学）
東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻 生命環境科学系（博士課程）

#### 入試の詳細は、大学院総合文化研究科へ
2024年4月入学希望者
出願期間：　2023年12月11日(月)～12月14日(木)午後4時
学力試験：　出願資格による（募集要項をご確認ください）
2023年10月入学希望者
出願期間：　2023年 6月13日(火)～ 6月19日(金)午後4時
学力試験：　出願資格による（募集要項をご確認ください）

#### 2024年4月入学
東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻（博士課程）

#### 入試の詳細は、大学院理学系研究科へ

### 研究テーマ

### 当研究室では、
１．医療や産業に役立つタンパク質をデザインする
２．タンパク質のフォールディング問題を解く
という２つの研究を行っています。

#### １．医療や産業に役立つタンパク質をデザインする

#### 私たちは現在、産業や医療に役立つタンパク質を理論的に創製することを目指して研究を進めています。実際に有用タンパク質を設計し作製することによって、デザイン法を発展させ、フォールディング機構の理解を深めることができます。具体的には以下の２つの手法で、次のようなタンパク質の設計を目標にしています。
【目標１ 創薬への応用】アレルギー、がん、ウイルス感染などの疾患に関わるタンパク質間相互作用の阻害剤を開発し、創薬への応用を目指す。
【目標２ 産業への応用】バイオエネルギー等を効率的に生産できる有用酵素を開発する。
【目標３】オプトジェネティクス（光遺伝学）に利用可能なタンパク質の理論的設計
【目標４】細胞内に存在する物質を定量するためのセンサータンパク質の開発
【手法１　理論的設計】画期的なタンパク質設計用ソフトウェアRosettaや、深層学習（AI）などを駆使して有用タンパク質を理論的に設計後、実験で検証する。また、新たな理論的設計法の開発も行う。
【手法２　進化分子工学実験】大量の変異体をランダムに、もしくは網羅的に構築し、その中から高機能化した変異体をスクリーニングする。これを繰り返して高速人工進化を行い、有用タンパク質を創出する。
計算機を用いて有用な新規タンパク質を理論的に設計し、産業や医療に応用できれば、私たちの生活は一変するでしょう。あと数十年後にはそのような時代が来ると期待されています。現在私たちは、そのような夢の実現に向けて、医薬品の開発などに役立つタンパク質の理論的設計に取り組んでいます。
新型コロナウイルス感染症（COVID-19）によって世界中の人々は大きな影響を受けました。近年は6-7年ごとに新興ウイルスが出現しているため、今後もまた同じようなパンデミックが起きる可能性があります。そのときに迅速に対応できるようにするためにも、私たちはSARSコロナウイルス（SARS-CoV-2）の感染を阻止できる阻害剤の理論的・効率的な開発にも取り組んでいます。
また、2011年3月以降、原発やエネルギーは大きな社会問題になっています。震災以降、誰もが、震災復興に向けて、何か自分にできることはないだろうかと考えたことと思います。私たちも、生命科学研究の立場から、何かできることはないか？と真剣に考えました。いろいろと調査し考えた結果、私たちの研究室では現在、バイオエネルギーの効率的生産を目指した研究を始めています。この間の経緯については、次のリンクをご参照ください。
「バイオエネルギーをつくる　～私たちの決意表明」
バイオエネルギーとは、生物から作られる軽油、重油、エタノールなどのことであり、化石資源や原子力発電などに代替するエネルギーとして注目を集めています。現状では、その生産効率は悪く、実用化は困難です。私たちは、これまでに培ったタンパク質科学の知識を総動員して、バイオエネルギーを生産しうる酵素タンパク質を高活性化し、バイオエネルギー生産の実用化を目指します。

#### ２．タンパク質のフォールディング問題を解く

#### さらに私たちは、第二の遺伝情報解読問題とも言われる「タンパク質のフォールディング問題」を解決することを目指した研究も展開しています。主な目標は次の通りです。これらのテーマは、現在の生命科学研究において最も基本的な重要課題です。詳細は 「研究内容」のページ をご覧ください。
【タンパク質のフォールディング反応機構の解明】実験で観測されたタンパク質のフォールディング反応を説明できる理論モデルを構築する。特に統計力学を用いた理論を完成させる。近年、深層学習ベースのソフトウェアAlphaFold 2によってタンパク質の立体構造は高分解能で予測可能になったが、タンパク質のフォールディング反応過程やメカニズム、タンパク質の構造ダイナミクスなどはAlphaFold2にも解明できない。しかし、我々が開発中の統計力学理論を用いればこれらを解決できると期待される。また、分子動力学シミュレーションにより、タンパク質のフォールディングや機能発現に伴う構造ダイナミクスを解明する。
【天然変性タンパク質の機能発現機構の解明と創薬への応用】最近発見された「天然変性タンパク質」は、機能発現と同時にフォールディングする新たなタンパク質であり、多くの疾患と関与する。NMR分光法などを駆使してその機能発現機構を解明し、創薬に応用する。
【細胞内での「液-液相分離」のメカニズム解明と制御法の開発】天然変性タンパク質によって引き起こされる「液-液相分離」（膜のないオルガネラ）は、細胞生物学における最もホットな話題のひとつである。この機構解明と制御法の開発を行い、相分離生物学を切り拓く。
【タンパク質のダイナミクス・機能予測】物理学と機械学習を駆使して、アミノ酸配列情報のみからタンパク質の構造ダイナミクスと機能を予測する方法を開発する。また、この手法をタンパク質デザインにも応用する。

### 研究室の運営方針

### 学生の皆さんには、新年度の始めに、一人一つずつ研究テーマを選択してもらいます。各々のバックグラウンドや興味に合わせてテーマを選ぶことができます。
目標設定、研究計画の立て方、実験のやり方、データの解析と考察、次の実験の立案などについて、教員と十分に話し合って研究を進めていきます。また、実験や計算の技術等についても、丁寧に指導します。理論計算の経験がなくても、熱意があるなら大丈夫です。これからは、創薬や生命科学の研究においても、理論が大活躍する時代です。
可能ならば、実験的研究と理論的研究の両方のアプローチを経験してみることが推奨されます。
研究室内でのコミュニケーションを密にし、和やかな雰囲気の中で、アクティブに研究を進められる環境づくりを目指します。また、各学生の強みを活かした、研究室内での共同研究を奨励します。

### 研究室での一日

### 朝は10時半から開始。
コロナ前までは、午後1時ころに皆で一緒に昼食に行っていました。12時～1時の駒場生協はかなり混んでいるので、時間をずらしてます。
新井は基本的にいつも、学生と一緒の居室にいますので、研究打合せや質問はいつでもどうぞ。
帰宅は、あまり遅くならないようにしましょう。安全のために、夜間の実験は控えましょう。

### 研究室での一週間

### 毎週火曜日 10:30～　研究成果発表と英語論文紹介を、隔週で行っています。

### 研究室での一年間

### １～２か月に一度は、皆で飲みに行きたいですね。なぜか日本酒好きが多いです。
データが出てきたら、学会発表に行きます。（2022年9月には函館に行きました。）
共同研究先に行くこともあります。
横浜の理化学研究所や、つくばの研究所（高エネ研の放射光実験施設）などに実験に行くこともあります。

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