慶應義塾大学理工学部生命情報学科

研究方針

　生物は様々な優れた機能を有しており、それらの謎を紐解くことにより生命現象の本質に迫ることができます。生物機能は、環境調和型物質生産、医薬農薬の開発や複合微生物系を利用した作物の栽培など、様々な応用が考えられます。我々のグループでは、次世代シークエンサー等の最新鋭の機器を駆使して、生物機能の解明と工業利用を目指します。

主な研究テーマ(Research Description)

１）新規酵素の探索(Identification of new biocatalysts by screening)
自然界に存在する微生物のうち、培養可能な微生物は１％以下と言われており、従来これら可培養微生物が酵素のスクリーニング源として用いられてきました。しかし、新規な性質を有する酵素を探し出すことは困難となっており、従来研究対象とされてこなかった難培養微生物に注目が集まっています。そこで我々は、難培養微生物の遺伝子ではなく酵素を直接解析する新たな手法を開発しています。
新酵素のスクリーニングは必ず推進していかなければならない重要な研究課題であると考えています。この様な信念のもと、従来の泥臭いスクリーニングから、最近慶應義塾大学理工学部に導入した次世代シークエンサー(Illumina社製 Genome Analyzer IIx)を用いた大規模配列解析による酵素遺伝子探索まで、様々な新酵素のスクリーニングを精力的に実施しています。

２）酵素の機能改変(Creation of tailor-made enzymes using directed evolution and rational design)
自然界から得られる酵素を工業利用する場合、性質が不十分な場合があります。その様な時は、Directed evolutionにより酵素機能を改変することが必要となります。我々は、世界に先駆けて見いだしたアリールマロン酸脱炭酸酵素等のオリジナル性の高い酵素を用いて、従来最も困難とされてきた立体選択性の逆転、全く異なる酵素への進化や酵素活性の向上を行っています。そして、脱炭酸酵素を非天然化合物に作用する人工的なラセマーゼへ改変や、脱炭酸酵素の酵素活性を劇的に向上に成功しています。将来的には、Rational Designにより酵素機能を自由にデザインし操りたいと思っています。



３）PET分解酵素の機能改変(Improvement of catalytic performance of PET-degrading　enzymes)
京都工芸繊維大学の小田名誉教授は、世界で最初のPET分解細菌Ideonella sakaisensisを発見した。そして我々のグループでは、次世代シークエンサーを用いてゲノム解析やトランスクリプトーム解析を行い、PET分解酵素（PETaseとMHETase）を見いだすことに成功した。この酵素は、PETのバイオリサイクルに応用可能な新規性の高い酵素として世界中から注目を集めている。しかし、実用化のためには安定性や活性の向上が必要であり、現在を行っている。

４）生物活性物質や生合成系遺伝子の探索(Identification of bioactive compounds and novel biosynthetic genes)
自然界からは、様々な生物活性を有するユニークな構造を有する化合物が見いだされている。特に、クロイソカイメン等の海洋生物からは新奇な構造を持つ天然物が複数単離・構造決定されています。クロイソカイメンには大量の微生物が共生しており、それらが有用物質を生合成していると考えられてます。そこで、共生微生物から抽出したメタゲノムを解析し、新規生合成系遺伝子の探索を行っています。また、ユニークなアッセイ系を用いて、ハーブ、漢方や海洋生物から脂肪蓄積阻害等の生物活性や共生に関与する化合物のスクリーニングと単離・構造決定を行っています。

研究プロジェクト

戦略的創造研究推進事業CREST

「ゲノムスケールのＤＮＡ設計・合成による細胞制御技術の創出」

 

JST「共創の場形成支援プログラム（COI-NEXT）」

「リスペクトでつながる『共生アップサイクル社会』」

共同研究（企業）

1）指定寄附研究　日本たばこ産業株式会社
2）指定寄附研究　株式会社ユーエムエー
3）Enzymical　AG　(Germany)
４）指定寄付研究　株式会社カネカ