細胞機能デザイン研究グループ
研究概要
細胞機能デザイン研究グループは、微生物・動物細胞が本来持つ増殖能・生産能・機能安定性を分子レベルから再設計し、細胞産業に資する「使える細胞」を創製することを目標としています。遺伝子探索、遺伝子導入、発現制御といった分子工学技術に加え、培養条件の最適化や細胞機能・保存安定性の制御技術を統合し、細胞設計から評価・最適化までを一貫して実行できる研究基盤を構築しています。
研究課題
研究課題1:メタゲノミクスを活用した微生物遺伝子資源の開発
研究担当者:末永 光
メタゲノム手法によって、培養不可能な環境中の微生物群集からの遺伝子資源の探索・収集・評価を行ってきました。これらの遺伝子配列を活用し、新規な物質の生産や、これまでにない遺伝子発現制御装置の開発など、微生物・動物細胞の合成生物学や酵母の精密発酵への展開を行っています。
研究課題2:Sub-THz波による水和ダイナミクス制御と生体分子機能の解明
研究担当者:今清水 正彦
生体分子機能は、熱揺らぎの中で高い構造選択性が生まれる現象です。本研究では、その機構として水和水に着目し、sub-THz波による選択的摂動と誘電分光に加え、生化学的手法および複数の分光計測を組み合わせ、水和ダイナミクスと機能の関係解明とその制御に取り組んでいます。
研究課題3:酵母による異種タンパク質生産
研究担当者:横尾 岳彦
メタノール資化性酵母 Ogataea minuta は、異種タンパク質生産に優れた宿主です。本種におけるプラスミド、ライブラリの開発や高分泌生産株創成に関する研究を行っています。また、グリコシルホスファチジルイノシトール（GPI）アンカーの合成機構や糖転移酵素の局在化機構に関する研究を行っています。
研究課題4:RNAベクターによる遺伝子導入技術の開発とその応用研究
研究担当者:佐野 将之
遺伝子導入技術には高い導入効率や発現持続性、導入した遺伝子の発現制御などが求められます。また、タンパク質だけでなくmiRNAのような非コードRNAを発現できることも必要になります。我々は、これらの特性を持つRNAベクターを開発することで、細胞の可視化や内在性遺伝子の発現制御、細胞の分化やリプログラミング制御など幅広い基礎・応用研究に利用しています。
研究課題5:高効率遺伝子機能スクリーニング技術の開発とその細胞育種への応用
研究担当者:加藤 翔一
多数の遺伝子摂動を並列に評価できるプール化スクリーニング技術を開発し、表現型を制御する遺伝子およびその組合せを網羅的に同定します。得られる大規模摂動─表現型データを機械学習・基盤モデルの学習・評価基盤として整備し、摂動結果を予測・設計するAI技術を構築します。これらの技術を、産業用培養細胞のストレス耐性・増殖能向上へ応用し、高機能細胞の合理的な創出を目指します。
研究課題6:セルファクトリー・プラットフォーム：遺伝子探索と宿主エンジニアリング
研究担当者:スリサワット ピサニー
化学合成では達成できないような、複雑な構造の生物活性物質の生合成技術を開発しています。研究の中核となるのは、有用な化合物を大量生産できるよう精密に改変された、バクテリア・かび・酵母の『細胞工場』の創出です。自然界の未利用の遺伝資源から多様な遺伝子設計図を取り入れることで、次世代の持続可能なバイオものづくりの実現を目指しています。
グループの構成メンバー
| 顔写真 | 所属・役職および名前 | 専門分野 | その他、etc |
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グループ長 末永 光 |
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主任研究員 佐野 将之 |
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上級主任研究員 今清水 正彦 |
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研究員 SRISAWAT Pisanee |
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主任研究員 加藤 翔一 |
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研究グループ付（兼務） 横尾 岳彦 |
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業績リスト
- Zhu, J; Cai, HL; Goto, S; Shimada, M; Yurimoto, H; Sakai, Y; Yoko-O, T; Chiba, Y; Nakagawa, T.
Physiological role of the FDH1 gene in methylotrophic yeast Komagataella phaffii and carbon recovery as formate during methylotrophic growth of the fdh1-deletion strain.
J BIOSCI BIOENG. 2025 Jan 17. doi:10.1016/j.jbiosc.2024.12.007 - Hashimoto, T; Suenaga, H; Shin-Ya, K.
Application of Cas9-Based Gene Editing to Engineering of Nonribosomal Peptide Synthetases.
CHEMBIOCHEM. 2024 Dec 30:e202400765. doi:10.1002/cbic.202400765 - Kudo, K; Nishimura, T; Miyako, K; Suenaga, H; Shin-Ya, K.
A new cannabigerolic acid derivative and its unprenylated precursor produced through the reconstitution of cannabinoid biosynthesis in Streptomyces.
J ANTIBIOT (Tokyo). 2024 Dec 3. doi:10.1038/s41429-024-00793-5 - Yamamoto, K; Uzaki, M; Takahashi, K; Mimura, T.
Current status of MSI research in Japan to measure the localization of natural products in plants.
CURR OPIN PLANT BIOL. 2024 Oct 19;82:102651. doi: 10.1016/j.pbi.2024.102651 - Koshiguchi, M; Yonezawa, N; Hatano, Y; Suenaga, H; Yamagata, K; Kobayashi, S.
A system to analyze the initiation of random X-chromosome inactivation using time-lapse imaging of single cells.
SCI REP. 2024 Sep 2;14(1):20327. doi: 10.1038/s41598-024-71105-y - Song, X; Nihashi, Y; Imai, Y; Mori, N; Kagaya, N; Suenaga, H; Shin-Ya, K; Yamamoto, M; Setoyama, D; Kunisaki Y; Kida, YS .
Collagen Lattice Model, Populated with Heterogeneous Cancer-Associated Fibroblasts, Facilitates Advanced Reconstruction of Pancreatic Cancer Microenvironment.
INT J MOL SCI. 2024 Mar 27;25(7):3740. doi: 10.3390/ijms25073740 - Kudo, K; Nishimura, T; Izumikawa, M; Kozone, I; Hashimoto, J; Fujie, M; Suenaga, H; Ikeda, H; Satoh, N; Shin-Ya, K.
Capability of a large bacterial artificial chromosome clone harboring multiple biosynthetic gene clusters for the production of diverse compounds.
J ANTIBIOT (Tokyo). 2024 Mar 4. doi: 10.1038/s41429-024-00711-9 - Qayyum, MZ; Imashimizu, M; Leanca, M; Vishwakarma, RK; Riaz-Bradley, A; Yuzenkova, Y; Murakami, KS.
Structure and function of the Si3 insertion integrated into the trigger loop/helix of cyanobacterial RNA polymerase.
PROC NATL ACAD SCI U S A. 2024 Feb 20;121(8):e2311480121. doi: 10.1073/pnas.2311480121 - Hashimoto, T; Suenaga, H; Amagai, K; Hashimoto, J; Kozone, I; Takahashi, S; Shin-Ya, K.
In Vitro Module Editing Of NRPS Enables Production Of Highly Potent Gq-Signaling Inhibitor FR900359 Derived From Unculturable Plant Symbiont.
ANGEW CHEM INT ED ENGL. 2024 Jan 18:e202317805. doi: 10.1002/anie.202317805 - Suzuki, S; Saito, S; Narushima, Y; Kodani, S; Kagaya, N; Suenaga, H; Shin-Ya, K; Arai, MA.
Notch activator cyclopiazonic acid induces apoptosis in HL-60 cells through calcineurin activation.
J ANTIBIOT (Tokyo). 2023 Nov 8. doi: 10.1038/s41429-023-00673-4 - Sugiyama, JI; Tokunaga, Y; Hishida, M; Tanaka, M; Takeuchi, K; Satoh, D; Imashimizu, M.
Nonthermal acceleration of protein hydration by sub-terahertz irradiation.
NAT COMMUN. 2023 May 22;14(1):2825. doi: 10.1038/s41467-023-38462-0 - Fujihara, H; Hirose, J; Suenaga, H.
Evolution of genetic architecture and gene regulation in biphenyl/PCB-degrading bacteria.
FRONTIERS IN MICROBIOLOGY. 2023 Jun 7;14:1168246. doi: 10.3389/fmicb.2023.1168246 - Tsuda, M; Nakatani, Y; Baba, S; Tanaka, I; Ichikawa, K; Nonaka, K; Ito, R; Yoko-O, T; Chiba, Y.
Selection of the methylotrophic yeast Ogataea minuta as a high-producing host for heterologous protein expression.
J BIOSCI BIOENG. 2023 Jan 24:S1389-1723(22)00375-9. doi: 10.1016/j.jbiosc.2022.12.006 - Choirunnisa, AR; Arima, K; Abe,Y; Kagaya, K; Kudo, K; Suenaga, H; Hashimoto, J; Fujie, M; Satoh, N; Shin-Ya, K; Matsuda, K; Wakimoto, T.
New azodyrecins identified by a genome mining-directed reactivity-based screening.
BEILSTEIN J ORG CHEM. 2022 Aug 10;18:1017-1025. doi: 10.3762/bjoc.18.102 - Mellul, M; Lahav, S; Imashimizu, M; Tokunaga, Y; Lukatsky, DB; Ram, O.
Repetitive DNA symmetry elements negatively regulate gene expression in embryonic stem cells.
BIOPHYS J. 2022 Jul 8:S0006-3495(22)00557-4. doi: 10.1016/j.bpj.2022.07.011 - Matsuda, K; Arima, K; Akiyama, S; Yamada, Y; Abe, Y; Suenaga, H; Hashimoto, J; Shin-Ya, K; Nishiyama, M; Wakimoto, T.
A Natural Dihydropyridazinone Scaffold Generated from a Unique Substrate for a Hydrazine-Forming Enzyme.
J AM CHEM SOC. 2022 Jun 30. doi: 10.1021/jacs.2c05269 - Yamamoto, K; Takahashi, K; OConnor, SE; Mimura, T.
Imaging MS Analysis in Catharanthus roseus.
METHODS MOL BIOL. 2022;2505:33-43. doi: 10.1007/978-1-0716-2349-7_2 - Suenaga, H; Matsuzawa, T; Sahara, T.
Discovery by metagenomics of a functional tandem repeat sequence that controls gene expression in bacteria.
FEMS MICROBIOL ECOL. 2022 Mar 28:fiac037. doi: 10.1093/femsec/fiac037 - Hirose, J; Watanabe, T; Futagami, T; Fujihara, H; Kimura, N; Suenaga, H; Goto, M; Suyama, A; Furukawa, K.
A New ICEclc Subfamily Integrative and Conjugative Element Responsible for Horizontal Transfer of Biphenyl and Salicylic Acid Catabolic Pathway in the PCB-Degrading Strain Pseudomonas stutzeri KF716.
MICROORGANISMS. 2021 Nov 29;9(12):2462. doi: 10.3390/microorganisms9122462 - Yoko-O, T; Komatsuzaki, A; Yoshihara, E; Zhao, S; Umemura, M; Gao, XD; Chiba, Y.
Regulation of alcohol oxidase gene expression in methylotrophic yeast Ogataea minuta.
J BIOSCI BIOENG. 2021 Aug 27:S1389-1723(21)00204-8. doi: 10.1016/j.jbiosc.2021.08.001 - Suenaga, H; Kagaya, N; Kawada, M; Tatsuda, D; Sato, T; Shin-Ya, K.
Phenotypic screening system using three-dimensional (3D) culture models for natural product screening.
J ANTIBIOT (Tokyo). 2021 Jul 29. doi: 10.1038/s41429-021-00457-8 - Nishimura, T; Kawahara, T; Kagaya, N; Ogura, Y; Takikawa, H; Suenaga, H; Adachi, M; Hirokawa, T; Doi, T; Shin-Ya, K.
JBIR-155, a Specific Class D β-Lactamase Inhibitor of Microbial Origin.
ORG LETT. 2021 May 24. doi: 10.1021/acs.orglett.1c01352 - Tokunaga, Y; Tanaka, M; Iida, H; Kinoshita, M; Tojima, Y; Takeuchi, K; Imashimizu, M.
Nonthermal excitation effects mediated by subterahertz radiation on hydrogen exchange in ubiquitin
BIOPHYS J. 2021 Apr 21:S0006-3495(21)00329-5. doi: 10.1016/j.bpj.2021.04.013