応用微生物学分野 "App. Microbio. Lab."
About Research
微生物が作り出す多種多様な生理活性物質。微生物はどうやって複雑な構造を作り出すのか？ "The wide diversity of bioactive compounds produced by microorganisms. How do micro-organisms create complex structures?"
微生物の中でも特に、放線菌は、医薬品の生産者として重要な微生物群のひとつです。これまでに、放線菌が生産する抗生物質であるポリリジンやストレプトスリシンなどの二次代謝産物について研究を進めてきました。その結果、遺伝子工学の技術を適用することで、放線菌に新しい化合物を創らせることも可能になりました。
またその他にも、放線菌をはじめとする微生物には、まだ解明されていない新規の一次代謝産物の生合成経路がたくさんあり、まだまだ新しい反応機構を有する酵素も未発見なままです。その新規化合物や新規酵素から、クスリになるものはないか？研究室が一丸となって研究を進めています。" Actinomycetes are one of the most important groups of microorganisms, especially as producers of natural products. We have studied the biosynthesis of secondary metabolites produced by actinomycetes, such as the antibiotics ε-poly-L-lysine and streptothricin. As a result, we have also made it possible to create new compounds in actinomycetes using genetic engineering techniques. It is also thought that actinomycetes and other microorganisms have many novel biosynthetic pathways of primary metabolites that have yet to be elucidated. Enzymes with novel reaction mechanisms also remain undiscovered. We want to discover those novel compounds and novel enzymes and apply them to drug discovery. Our laboratory members are working together to advance our research."
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研究内容
Our Researches
- アミノ酸ホモポリマーの生合成研究
- アミノ酸ホモポリマーの応用利用
- 二次代謝産物の生合成研究
- アミノ酸の生合成研究
アミノ酸ホモポリマーの生合成研究
我々の身の回りの環境には多様な微生物が存在しています。これらの微生物は、それぞれの生合成遺伝子/経路を用いて、多様な代謝産物を生産します。同一の化合物を作り出す際には、各々よく似た(共通の)生合成遺伝子/酵素を利用することが多いですが、中には全く異なる生合成遺伝子/酵素を利用するものが存在し、その生合成経路にも多様性が存在することが明らかにされつつあります。
"A diverse range of microorganisms exist in our immediate environment. These microorganisms use their own biosynthetic genes/pathways to produce a wide variety of metabolites. Although they often utilise similar (common) biosynthetic genes/enzymes to produce the same compounds, some use completely different biosynthetic genes/enzymes and it is becoming clear that there is also diversity in their biosynthetic pathways."
アミノ酸ホモポリマーの応用利用
微生物が生産するポリマーの性質を利用し、その応用を目指す。 微生物由来のポリカチオン性化合物「PIECE（ピース）」。タンパク質や酵素、抗体にPIECEでポリカチオン化修飾することにより、動物細胞の細胞膜を極めて効率よく透過することとを、世界で初めて証明した。細胞内部の異常が原因で起こる疾病に対する医薬品開発への利用に期待が膨らむ。
"Our aim is to exploit the properties of polymers produced by micro-organisms. PIECE, a polycationic compound of microbial origin. We are the first in the world to demonstrate that proteins, enzymes and antibodies polycationically modified with PIECE can penetrate the cell membrane of animal cells quite efficiently. We expect this technology to be useful in the development of drugs for diseases caused by abnormalities inside cells."
二次代謝産物の生合成研究
私たちの生活に有用な生理活性物質の探索、応用、新規創製にむけて、微生物の探索、遺伝子・酵素の解析、化合物の生理活性試験に取り組んでいます。 研究課題の一部は、科研費 学術変革領域研究(A) 予知生合成科学の採択を受けています。
環境中には数多くの微生物が生育しています。 現在、新たな有用化合物、またはその化合物を作るために働いている酵素の探索源として、環境中からの微生物探索を進めています。特に放線菌や乳酸菌は、薬の素となる化合物を作り出すことで知られており、これらの微生物に着目して分離しています。
"In order to explore and create new useful bioactive substances, we are engaged in searching microorganisms, analysing microbial genes and enzymes, and testing the bioactivity of compounds. Some of our research projects have been supported by the Grant-in-Aid for Scientific Research on Transformative Research Areas (A), Forecasting Biosynthesis.
Numerous microorganisms grow in the environment. We are currently searching for microorganisms from the environment as a source of new useful compounds or enzymes involved in the production of these compounds. Actinomycetes and lactobacilli in particular are known to produce many lead compounds of medicines, and we are therefore focusing our attention on these microorganisms."
アミノ酸の生合成研究
我々の身の回りの環境には多様な微生物が存在しています。これらの微生物は、それぞれの生合成遺伝子/経路を用いて、多様な代謝産物を生産します。同一の化合物を作り出す際には、各々よく似た(共通の)生合成遺伝子/酵素を利用することが多いですが、中には全く異なる生合成遺伝子/酵素を利用するものが存在し、その生合成経路にも多様性が存在することが明らかにされつつあります。
しかし微生物の種類は膨大であるため、それらの中には依然として見過ごされている生合成経路が潜んでいると考えられます。新規な生合成経路に存在する未知な酵素・タンパク質機能の発見は、学術・産業の双方にとって重要であり、人類にとって有益であります。 そこで我々は、遺伝子情報や遺伝子工学、高度な分析技術等を用いることで、その潜在する生合成経路（世界で誰も解明していない！）を明らかにし、多様な微生物のより深い理解を目指しています。
"A diverse range of microorganisms exist in our immediate environment. These microorganisms use their own biosynthetic genes/pathways to produce a wide variety of metabolites. Although they often utilise similar (common) biosynthetic genes/enzymes to produce the same compounds, some use completely different biosynthetic genes/enzymes and it is becoming clear that there is also diversity in their biosynthetic pathways.
However, the sheer number of species of microorganisms means that there are likely to be biosynthetic pathways still latent within them that are being overlooked. The discovery of unknown enzyme and protein functions in novel biosynthetic pathways is important for both academia and industry and is beneficial to humanity. Therefore, we are using genetic information, genetic engineering and advanced analytical techniques to identify the potential biosynthetic pathways (which no one else in the world has yet elucidated!) ) and to gain a deeper understanding of diverse microorganisms."
学生の皆さんへ
For Students And Postdocs
私たちの研究室では、微生物天然物の化学、生化学、遺伝子工学を学びたい学生とポスドクを募集しています。卒業研究や修論研究では、それぞれの研究テーマを通じて、バイオテクノロジー、天然物化学、生合成、遺伝子工学、および生化学などに関する技術の習得や、論理的思考力、プレゼンテーション能力をトレーニングすることができます。
Our laboratory is looking for students and postdocs who wish to study the chemistry, biochemistry, and genetic engineering of microbial natural products. Through their research activities, students will be able to acquire skills in biotechnology, natural product chemistry, biosynthesis, genetic engineering, and biochemistry, as well as train logical thinking and presentation skills.
Our laboratory is looking for students and postdocs who wish to study the chemistry, biochemistry, and genetic engineering of microbial natural products. Through their research activities, students will be able to acquire skills in biotechnology, natural product chemistry, biosynthesis, genetic engineering, and biochemistry, as well as train logical thinking and presentation skills.
