講座紹介

研究内容：生物（バイオ）プロセスは、酵素や微生物等を用いる有用物質生産技術のことであり、「CO₂排出量ゼロ」の社会を実現するための鍵となる技術分野です。本研究室では、熱水環境に生息する超好熱菌に高い水素生産能力があることを見出し、本菌を用いた非可食性バイオマスから水素生産プロセスの開発を進めています。また医薬品や機能性素材の合成に向け、高度なタンパク質工学技術の開発と利用により、機能改良型や新規機能を示すタンパク質の創出を進めると共に、これらのタンパク質を効率よく生産する技術について開発しています。また、各種光学活性アルコールやエポキシドの合成を担う酵素遺伝子を微生物やメタゲノムから取得し、さらには取得した遺伝子の発現宿主として有機溶媒耐性菌を用いることで、従来よりも高効率な生物プロセスの開発を進めています。

研究内容： 天然物は医薬や農薬の重要かつ豊富な探索源である。生物の創り出す低分子有機化合物は人工的な合成化合物とは異質の構造多様性を有し，その構造的特徴を人為的に創出することは今日においても困難である。天然物はそれ自体が医農薬として実用化されているのみならず，その構造をヒントとして新薬が開発された例も少なくない。本研究室では，国内外の企業や研究機関と共同で世界各地から多様な微生物種を入手し，それらの生産物の構造解析を通じて，創薬に役立つ新規天然物の探索ならびに提供を行うと共に，微生物二次代謝の多様性を解明することを目指している。特に近年は，これまで蓄積してきた分離精製や構造解析技術のノウハウを生かして，抗生物質や抗癌剤など医薬開発のシーズとなる新規化合物の発見を目的に，調査報告が皆無もしくは乏しい未利用微生物種，例えば海洋微生物，好熱性細菌，希少放線菌等の微生物群からの新規生理活性物質探索に注力している。

研究内容： 私たちの研究室では、有機合成化学と計算化学を基盤技術とした、生物活性物質の合成と設計に関する研究を行っています。天然に存在する重要な生物活性を有する有機化合物（天然物）を研究対象として設定し、効率的な分子構築法の開発と構造・配座活性相関による機能解析、合理的な分子設計により、医農薬品のシーズとなる有用分子の創製を目指します。さらに、地球温暖化防止のため、再生産可能な資源である木質バイオマス（セルロース、ヘミセルロース、リグニン）の成分分離法の開発や有用物質への変換を目指した研究も行っています。

研究内容： これからの超高齢化社会において、健康の維持・増進及び改善・予防に繋がる機能性食品の開発は社会的な要請の高い研究課題です。当研究室では、生理活性物質や食品中機能性成分の生理作用メカニズム及びヒト体内における代謝を解明することにより、機能性食品の開発に役立つ研究をしています。とくに、生体分子レベルから個体レベルにおける現象を解明するために、遺伝子工学から動物実験までさまざまな角度からの解析手法を用いています。（１）食品中機能性成分代謝に関与する酵素の構造と機能の解析およびその応用：異物代謝酵素によるポリフェノールなどの食品成分の代謝予測により機能性食品開発に貢献しています（２）モデル生物を用いた研究：生物の体サイズ、生殖機能、寿命の制御シグナルの解析：ショウジョウバエやミツバチを対象として、個体のサイズ、生殖機能、寿命の制御に関与するシグナルが食品や生育環境の変化によってどのような影響を受けるかについて解析し、機能性食品開発に貢献しています。

研究内容： 植物機能工学講座では、「二次代謝」や「分化全能性」という植物に特有の機能に着目し、生物工学における各分野の技術を複合的に用いて、基礎から応用までの幅広い研究を行っています。すなわち、植物がどのように、そして何のために多様な二次代謝産物を作り出しているのかを解明し（基礎研究）、酵素や植物培養細胞を用いて、ヒトにとって有用な植物二次代謝産物を効率的に生産する技術の開発（応用研究）を行っています。 　具体的には、植物二次代謝産物の、1) 代謝関連酵素の精製、酵素遺伝子単離、酵素機能解明と改変、酵素の分子進化機構の解明、2) 生合成経路の解明、3) 生理学的存在意義の解明、4) 探索（単離、構造解析）、5）植物培養細胞を用いた生産、の5つを柱とし、それ以外にも機能性脂質を効率よく生産する高機能な緑藻の探索を進めています。このような研究によって得られた成果が、医農薬、化粧品、化成品、食品などの様々な分野で実用化されることを目指して日夜研究に励んでいます。

研究内容： 「生物情報＝DNA」と考えて、研究を行っています。DNAは細胞の中において、転写されRNAとなり、翻訳されてタンパク質になります（セントラルドグマ）。しかし、異なる生物種由来のDNAは一般的には、細胞内で機能しません。他方、生物進化の過程において、DNAは水平伝播によって異なる生物種間を移動しています。また、海水、河川、土壌などいかなる環境においても、細胞外にも多くの種類のDNAが存在しています。生物進化はゲノムDNAの変化（進化、多様化）によって導かれてきました。DNAにおける変化は、点突然変異だけではなく、遺伝情報の水平伝播によるダイナミックな変化が生物進化に大きな影響を与えてきました。このような背景により、本研究室では、化合物であるDNAがどのような条件のもと、生物情報として機能するかについて、真正面から取り組んでいます。

研究内容： 製薬化学工学部門では、医薬品を安全、安定的に商業スケールで生産できるようにするための研究を行います。さらに、新しい医薬品・生体医工材料や医療デバイスの開発、「必要な薬を必要な時間、適切な場所」に届けることを可能にする技術であるDDS（ドラッグデリバリーシステム）の開発を目指し、以下のような研究に取り組んでいます。
・有機合成化学を基盤とした、医薬品やその原料となる天然物の合成研究。
・医薬品の安全かつ簡便で副生物のない、環境に配慮した工業的合成法の開発。
・生理活性天然物・生体高分子の有機合成と構造改改変および化合物特性に基づく医薬品・生体医工材料の開発。
・植物を原料とする電子・機能性材料およびナノ加工技術を用いた医療デバイスの開発。