●目次
まえがき
序 章
第１章 遺伝子デザイン
1.1 従来の遺伝子組換え技術による部品の選択と連結
1.2 工学原理に基づく遺伝子デザイン
工学原理に基づく遺伝子デザインとは何か / 工学原理に基づく遺伝子部品の選択 / 工
学原理に基づく遺伝子配列情報の連結
第２章 遺伝子各部位の配置・役割・構造
2.1 遺伝子各部位の配置と役割
プロモーター領域（コアプロモーター領域と転写調節領域）/ 転写開始部位 / 非翻訳領
域 / 翻訳開始部位 / タンパク質コード領域 / 細胞内器官への局在化シグナル / タン
パク質ドメイン / 翻訳終結部位 / 非翻訳領域 / 転写終結部位
2.2 遺伝子部品の形
TATAボックス配列から転写開始部位 / 転写調節領域のシスエレメント / 転写開始部
位から翻訳開始部位 / タンパク質コード領域 / シグナルペプチド配列 / 翻訳終結部
位 / ポリA付加シグナル部位 / 転写終結部位
第３章 遺伝子部品をつないで遺伝子を組立てる
3.1 遺伝子を組立てる
遺伝子部品の形 / ふたつのGenPartsの連結
3.2 生物デバイス（BioDevices）とは
3.3 デザインに基づいて遺伝子を構築する
遺伝子部品を含むDNA断片の増幅に利用するPCRとは / 遺伝子部品の加工に用いる
制限酵素とは / 遺伝子部品とベクターとの連結に用いるDNAリガーゼとは
第４章 生物デバイスと生物デバイスドライバー
4.1 生物デバイスドライバーとは
生物デバイス情報の発現には遺伝子系（生物デバイスドライバー）が必要 / 生物デバイ
スドライバーと最小ゲノム / 個々の生物デバイスの設計からゲノム合成に至る道筋
4.2 天然および人工の生物デバイスドライバー
地球型生物の生物デバイスドライバー / 人工生物の生物デバイスドライバー / 人工生
物との共存
第５章 生物デバイス
5.1 生物と生物デバイス
5.2 生物と最小ゲノム
5.3 最小ゲノムを構成する5つのコア生物デバイス群情報
生物デバイスドライバー / 多様な分子を生合成する生物デバイス群 / エネルギー分子
を生合成する生物デバイス群 / 自己複製のための生物デバイス群 / 環境応答のための
生物デバイス群
5.4 アクセサリー生物デバイス群
細菌の運動に必要な生物デバイス群 / 細菌の生体防御をする生物デバイス群 / 細菌の
新資源を活用する生物デバイス群 / 微生物の環境適応に必要な生物デバイス群
第６章 植物で機能する生物デバイスの実例
6.1 植物でバイオセンサーを作る
6.2 植物に生物デバイスを導入してバイオセンサーを作る
6.3 植物に導入する生物デバイスのコンセプトデザイン
6.4 生物デバイス情報の植物への導入
6.5 植物に導入する生物デバイス情報作りに必要な遺伝子部位
6.6 ステロイドホルモンの存在を検知し，青く変化する植物バイオセンサー
第７章 遺伝子デザインツール
7.1 遺伝子デザインツール「UGENE」とは
UGENEのインストール / UGENEの起動 / 新規プロジェクトの作成 / 遺伝子部品情
報（GenBank形式）のダウンロード / .gbファイルのProjectへの読み込み
7.2 遺伝子部品配列情報を作成する
遺伝子部品コア配列情報を準備する / 遺伝子配列にプレフィックス配列（共通上流配列）
とサフィックス配列（共通下流配列）を連結して遺伝子部品配列情報を作成 / 切断に利
用する制限酵素認識配列の設定 / GenPartsのプレフィックスとサフィックスの配列を
遺伝子部品コア配列の両端に連結する
7.3 遺伝子部品配列情報の制限酵素処理シミュレーション
7.4 制限酵素処理後の遺伝子部品配列情報の連結シミュレーション
第８章 「遺伝子をデザインする」とはどういうことか
8.1 遺伝子部品の役割を単文で表現
8.2 ひとつの人工遺伝子を短い文章で表現
8.3 複数遺伝子からなる人工生物デバイスを短い物語で表現
8.4 生物個体の各器官の機能は長い物語
8.5 魅力的な生物デバイスの構築には多くの知識と創造性が不可欠
8.6 生物デバイスの例を学ぶ
総合問題
あとがき
索 引
●著者紹介
山崎 健一（ヤマザキ ケンイチ）
1956年静岡県生まれ。1981年大阪大学大学院医学研究科博士過程に進学し、分子生物学を学び、「大腸菌トリプトファンオペロンなどの転写調節機構の研究」に従事。1985年博士号を取得し、横浜市立大学大学院医学研究科生化学教室の助手となる。1988年、名古屋大学大学院農学研究科に助手として着任し、その直後、米国ニューヨークのロックフェラー大学・訪問研究員として通算１年下滞在。国際生物学賞受賞者であるNam-Hai Chua博士のもとで、植物分子生物学の研究に従事し、世界に先駆けて「植物の試験管内メッセンジャーRNA合成系の開発」に成功。1997年准教授として北海道大学地球環境科学研究院に着任。現在、北海道大学大学院・地球環境科学研究院・准教授として教育研究に従事。
2000年から合成生物学分野の開拓をこころざし、生物デバイスデザイン手法の開発をしながら、「ヒトステロイドホルモンを検出できる植物バイオセンサー群の開発」に成功。その後、人類に役立つ新しい人工生命体の創造を目指して、日々研究に取組む。このような研究の一方、小学生のための実験教室「サイエンス教室」を主催する会社「（有）メンデル工房」を設立し、その創設者として活躍し、2008年日本化学会から化学教育有功賞を受賞。2010年からは米国マサチューセッツ工科大学で毎年行われる「生物ロボットコンテスト（iGEM）」に北大生チームを率いて参加し、その取組みを通じて「教育へのゲーム性導入による大学教育改革」に取組んでいる。若いころの趣味は、少林寺拳法・スキー・テニス・競技舞踏、現在はマラソン。
伊藤 健史（イトウ タケシ）
1993年北海道生まれ。2008年、札幌北高等学校に進学。2011年、北海道大学医学部医学科に進学し、現在在学中。毎年米国マサチューセッツ工科大学で行われる「生物ロボットコンテスト（iGEM）」に2011年から北大生チームメンバーとして参加し、2012年もチームの一員として、世界大会での善戦を目指している。趣味はプログラミング・料理・スキーなど。第７章を分担執筆。
