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研究テーマ

①アミノ酸代謝関連酵素の構造と機能の解明と応用

アミノ酸は化学調味料,食品添加物,医薬品中間体として重要ですが,タンパク質の構成単位として生体の必須構成成分です。わたくしたちは超好熱アーキア,コリネ型細菌などの微生物のアミノ酸代謝に関与する酵素の構造や機能を解明し,生命の根幹を担うアミノ酸の生合成や分解機構を究明するとともに,アミノ酸の効率的な酵素及び微生物生産法や定量方法を開発しています。

②食品や植物中のD型アミノ酸の生成機構の解明と機能性食品の開発

D型アミノ酸には最近さまざまな生理的な作用が発見され注目されています。たとえばD-アラニン、D-アスパラギン酸、D-グルタミン酸は、食品の旨味を増強することが明らかとなっています。わたくしたちは食品中のD型アミノ酸の定量的解析を行い、その生成機構を細胞及びタンパク質レベルで解明するとともに、D型アミノ酸を強化した機能性食品の開発を企業との共同研究で行っています。またこれまで未解明な植物中のD型アミノ酸の代謝や機能の解明も行っています。

③文部科学省「私立大学戦略的研究基盤型形成支援事業」

次世代ベンチトップ型シーケンサーによるゲノム・エピゲノム解析に基づく統合的健康生命研究

本プロジェクトでは、次世代シーケンサーを2機種導入し、それにより従来はできなかったメタゲノム解析を含むゲノム・エピゲノム解析を行います。シーケンサーを目的別に性能評価し、最適で能率的な解析手段を採用することにより、従来の研究成果を飛躍的に発展させます。そして、ヒトの健康向上を目指し、D-アミノ酸生産菌の全ゲノム解析による分子育種、食品汚染菌の全ゲノム解析による防除法開発、動物神経細胞のエピゲノム解析による神経変性疾患の治療法開発、植物細胞のエピゲノム解析による機能性食品の開発を行うことにより、世界的な健康生命研究拠点を形成することを目的とします。

④新規有用化合物生合成酵素の探索及び機能解析

微生物は再生可能資源から化学合成では生産することが困難、または採算に合わない複雑な構造を有する抗生物質や抗がん剤など様々な有益な化合物を生産します。微生物は “生合成マシーナリー”としての複雑な酵素群を巧みに機能させることで、多様な化合物を生産しているわけです。私たちは新規な有用化合物生合成に関与する酵素の探索と機能解析を行っています。これらの酵素群の機能を理解し、応用することで、天然には存在しない化合物であっても人為的にデザインし、微生物に生産させることが可能になると期待できます。

⑤未開拓生物資源からの有用遺伝子や酵素の探索と応用利用

自然界に広く分布する微生物の大部分(>99%)は単離培養することができず、私たち人類は、わずか一部の微生物資源しか産業利用できていないことがわかっています。こういった難培養微生物に由来するDNAを環境中、特に深海などの極限環境から抽出、網羅的に解析することで新しい有用化合物の生産に関与する遺伝子や酵素を探索し、遺伝子組み換え手法を駆使することで、これらの未開拓生物資源も積極的に応用利用することを目指しています。

⑥酵素工学・遺伝子工学的手法を用いた微生物の改良

微生物機能を産業応用するためには、より効率的に生産したり、あるいは分解したりできるように微生物を目的に応じて改良するプロセスが不可欠です。私たちは、全遺伝情報(ゲノム)を解読し、遺伝子工学的手法を用いてゲノムを合理的に再設計する、あるいは生産や分解に関与する酵素機能を改変することで、産業微生物の改良を進めています。