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微生物遺伝子化学 (Applied Enzyme Chemistry)

微生物由来の有用酵素の構造機能解析と応用

教員

Kenji INAGAKI教授 :稲垣 賢二  Prof. Dr. Kenji INAGAKI
E-mail: kinagaki@ (@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。)
専門分野: 生化学,応用微生物学,生物工学
極限環境微生物の利用,有用酵素の立体構造と機能の相関解析
Takashi TAMURA教授 :田村 隆  Prof. Dr. Takashi TAMURA
E-mail:tktamura@ (@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。)
専門分野: 応用生物化学
硫黄・セレンの生物化学,量子酵素化学
Hisao MORIYA准教授 :守屋 央朗  Assoc. Prof. Dr. Hisao MORIYA
E-mail:hisaom@ (@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。)
専門分野: 真核微生物のシステム生物学

主な研究テーマ

 この研究室では,新しい酵素の発見や既存の酵素の改良を目的として,「蛋白質の立体構造」や「遺伝子配列」などの分子レベルの研究に取り組んでいます。企業や大学,研究所との共同研究を積極的に組むことによって,得られた研究成果を大学から社会に還元し,臨床医療診断,環境浄化,食品や化粧品 など幅広い分野での酵素の応用と実用化を目指しています。

ユニークな酵素を持つ変わった微生物の探索

 高熱,強酸性など極限環境下に生育するユニークな微生物から種々の有用酵素の検索と単離を行うとともにその基礎的ならびに応用研究を行っています。高度好熱性細菌のユニークな酵素を微生物ゲノム情報から探索しています。ゲノムから増幅した遺伝子を大腸菌内で蛋白質として大量発現し,結晶化を経てエックス線結晶構造解析により立体構造解析を行っています。

微生物

ヒトの病気に関わる酵素の基礎研究

 がん細胞だけにアポトーシスを誘導する酵素や肝臓機能を簡単にチェックできるバイオセンサーに貼付けるための酵素,先天的な銅イオン代謝異常に関わる銅トランスポーターの機能解析,肺がん細胞で100倍異常発現するセレン含有蛋白質など,臨床医療に深く関わる酵素をターゲットにした蛋白質工学研究を行っています。企業や他大学と幅広く提携して,共同研究を進めています。

酵素

「量子酵素化学」の確立と蛋白質工学への応用

 酵素の立体構造と触媒機能の関係を解明するための新しい技術開発に取り組んでいます。通常,酵素分子の改変は,コンピュータを使って酵素の立体構造を見ながら,その分子内で起こる化学反応を予想しながら進められます。しかし,酵素のような巨大分子の内側で進行する化学反応を正確に予測することは現時点では極めて困難です。そこで,反応予測に量子化学計算を導入して,酵素分子内の化学反応を定量的に計算 して,その計算結果に基づいて酵素の分子改変を行う「量子酵素化学」を世界に先駆けて検討しています。

蛋白質工学

過剰により細胞機能に悪影響を与えるタンパク質の研究

 余剰なタンパク質は時として細胞の機能に悪影響を与えます。私たちは出芽酵母を真核細胞のモデルとして,過剰した際に細胞の機能に悪影響を与える,つまり毒性のあるタンパク質がどのような性質を持っているかを調べています。そのことから,一般的にタンパク質の過剰が起きている癌細胞の特徴や,毒性のあるタンパク質の異常蓄積により生じる神経変性疾患の原因を探ろうと考えています。また,酵母を使った物質生産を目指してタンパク質を大量生産するための技術開発を行っています。

増殖阻害タンパク質

研究業績リスト

・ Sato, D., Shiba, T., Yunoto, S., Furutani, K., Fukumoto, M., Kudou, D., Tamura, T., Inagaki, K., and Harada, S.: Structural and mechanistic insights into homocysteine degradation by a mutant of methionine γ-lyase based on substrate-assisted catalysis. Protein Science, 26, 1224-1230 (2017)
・ Tamura, T., Tsunekawa, N., Nemoto, M., Inagaki, K., Hirano, T., Sato, F.: Molecular evolution of gas cavity in NiFeSe hydrogenases resurrected in silico. Scientific Reports 6, Article number: 19742 (2016)
・ Fukuhara, T., Kobayashi, K., Kanayama, Y., Enomoto, S., Kondo, T., Tsunekawa, N., Nemoto, M., Ogasawara, N., Inagaki, K., and Tamura, T.: Identification and characterization of the zosA gene involved in copper uptake in Bacillus subtilis 168. 1)Biosci. Biotechnol. Biochem., 80, 600-609 (2016)
・ Amano, M., Mizuguchi, H., Sano, T., Kondo, H., Shinyashiki, K., Inagaki, J., Tamura, T., Kawaguchi, T., Kusakabe, H., Imada, K., Inagaki, K.: Recombinant expression, molecular characterization and crystal structure of antitumor enzyme, L-lysine α-oxidase from Trichoderma viride. J. Biochem., 157, 549-559 (2015)
・ Oshima, K., Hattori, M., Shimizu, H., Fukuda, K., Nemoto, M., Inagaki, K., and Tamura, T.: Draft Genome Sequence of Streptomyces incarnatus NRRL8089, which Produces the Nucleoside Antibiotic Sinefungin. Genome Announc., 3(4), e00715-15 (2015)
・ Fukumoto, M., Kudou, D., Murano, S., Shiba, T., Sato, D., Tamura, T., Harada, S., Inagaki, K.: The role of amino acid residues in the active site of L-methionine γ-lyase from Pseudomonas putida. Biosci. Biotechnol. Biochem., 76, 1275-1284 (2012)
・ Eguchi, Y., Makanae, K., Hasunuma, T., Ishibashi, Y., Kito, K., and Moriya, H.: Estimating the protein burden limit of yeast cells by measuring the expression limits of glycolytic proteins. Elife, 7, e34595 (2018)
・ Ishikawa, K., Makanae, K., Iwasaki, S., Ingolia, N.T., and Moriya, H.: Post-Translational Dosage Compensation Buffers Genetic Perturbations to Stoichiometry of Protein Complexes. PLoS Genet., 13, e1006554 (2017)
・ Kintaka, R., Makanae, K., and Moriya, H.: Cellular growth defects triggered by an overload of protein localization processes. Sci. Rep., 6, 31774 (2016)
・ Moriya, H.: Quantitative nature of overexpression experiments. Mol. Biol. Cell, 26(22), 3932-3939 (2015)
・ Makanae, K., Kintaka, R., Makino, T., Kitano, H., and Moriya, H.: Identification of dosage-sensitive genes in Saccharomyces cerevisiae using the genetic tug-of-war method. Genome Res., 23(2), 300-311 (2013)

卒業生・修了生進路

・ 大学院進学(岡山大学大学院, 京都大学大学院など)
・ 官公庁(岡山県庁,高知県庁,兵庫県庁,広島市役所,岡山県生物科学総合研究所など)
・ 食品メーカー(味の素冷凍食品,池田糖化工業,日本水産,フジッコ,源吉兆庵,明治乳業,明治製菓など), 化学系メーカー(天野エンザイム,ダイセル,東洋紡,林原,御国色素など), 医薬・化粧品メーカー(アルフレッサファーマ,塩野義製薬,久光,日本イーライリリー, 日本リーバ,シスメックスなど)

外部リンク

研究室ホームページ
研究室ホームページ(守屋)

収穫祭ポスター