山梨大学应用化学系
佐藤实验室

在我们的实验室，我们以有机化学实验、计算化学（计算机模拟）和生物化学实验为三大支柱，进行向自然界学习“制造”的研究。

人类生活所必需的“衣食住行”是由植物和微生物生产出的天然有机化合物（以下简称“天然产物”）支撑的。例如，蚕生产的蚕丝蛋白被用于丝绸，植物生产的天然橡胶被用于轮胎等各种各样的工业产品。
此外，由植物和菌类产生的萜类化合物应用于医农药、粘合剂、塑料改性剂、香料、洗洁剂、电子材料等各个领域的产品，支撑着社会的基础。因此，新奇天然产物的发现被认为会直接关系到衣食住行的充实和新材料的开发。然而，在自然资源枯竭成为问题的当今时代，发现新奇天然产物及其稳定的供给变得困难，需要化学家的智慧和解决方案。


多种多样的天然产物的分子结构是由酶内部复杂的多步骤连续反应合成的。有些酶甚至可以轻松地实现当今的有机合成化学中难以进行的反应。而且，它们可以细致、准确、短时间、高效率地进行多步骤的连续反应。

同时，这与包含许多“高反应性”、“短寿命”和“无法取出”的中间体和过渡态的意义相同，暗示着它们的分离、结构决定和生物合成机制的解明是非常困难的。
如果能够解开天然产物巧妙的“制造”的机制，并根据目的进行改变，那么不仅能作为在有机化学和天然产物化学方面的学理、学术成果，也被期待给药物发现、物质科学带来强有力的工具！

致三年级学生的各位

在佐藤研究室，我们运用有机合成实验、理论化学、计算机模拟、编程、生物化学实验等各种各样的手法，但对我们来说最重要的是“有机化学”。我想有很多学生不擅长有机化学，但因为我们会在研究室内的学习会上从头开始教你，所以不必担心。
分配到研究室后，你将体验有机合成实验、计算化学和生物化学实验，然后从中选择你擅长的事情去做。

计算化学

在佐藤研究室，我们将运用 Gaussian、Amber、Gromacs、Rosetta 、Conflex 等软件进行研究。具体而言，我们将从事低分子的 DFT 计算、蛋白质等巨大分子系统的 MD 计算、搭配两者的 QM / MM 计算、根据 Conflex 的构象搜索以及运用 Rosetta 进行人工酶设计等。

相关论文

• JACS Au, 2021, in press, DOI: 10.1021/jacsau.1c00178
  
• J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 19830–19834. DOI: 10.1021/jacs.0c09616
• Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 14752–14757. DOI: 10.1002/anie.201807139

实验化学

在佐藤研究室，我们通过实验化学证明理论计算的结果。在有机合成化学实验中，我们合成低分子量化合物，并进行反应机制解析和酶反应解析。在生物化学实验中，我们进行使用PCR的基因重组实验、大肠杆菌的培养、电泳等实验。此外，我们用基因重组实验制作由 Rosetta 人工设计的酶，并评估该酶的功能。

相关论文

• JACS Au, 2021, in press, DOI: 10.1021/jacsau.1c00178
  
• J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 19830–19834. DOI: 10.1021/jacs.0c09616
• Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 14752–14757. DOI: 10.1002/anie.201807139