伊藤 智和 (Tomokazu ITO)

農学博士
名古屋大学大学院生命農学研究科
応用分子生命科学専攻 応用生命化学講座
生体高分子学研究分野 講師

 新着情報

略歴

 2004. 3                        名古屋大学農学部応用生物科学科 卒業
 2009. 3                        名古屋大学大学院生命農学研究科 博士課程 修了[博士(農学)]
 2008. 4 - 2009. 3          日本学術振興会特別研究員 (DC2)
 2009. 4 - 2010. 3           京都大学化学研究所 博士研究員 (日本学術振興会特別研究員 (PD)
 2010. 4 - 2016. 5           名古屋大学大学院 生命農学研究科 助教
 2016. 6 -                     名古屋大学大学院 生命農学研究科 講師

 


研究紹介

1. D-アミノ酸の機能と代謝に関する研究

 大部分のアミノ酸はキラル炭素を有する為に、L型とD型のアミノ酸が存在します。われわれの生体を構成するアミノ酸は、その大部分がL型アミノ酸です。D型アミノ酸は、細菌細胞壁ペプチドグリカンや抗生物質中など、主に原核生物における極めて限られた生体成分として機能していると考えられてきました。しかしながら、微生物にとどまらず、植物、昆虫、ほ乳類においても、様々なD型アミノ酸が見いだされ、重要な生理機能を有していることが明らかとなりつつあります。われわれは、真核生物で初めてのD-セリン特異的分解酵素「D-セリンデヒドラターゼ」を見出し、この酵素学的解析、応用利用法の開発、生理機能解析などに取り組んできました。また、D-セリンデヒドラターゼ以外の様々なD-アミノ酸代謝酵素(真核生物型セリンラセマーゼ、アラニンラセマーゼ、D-アミノ酸オキシダーゼ、アスパラギン酸ラセマーゼ等)の構造・機能相関研究、生理機能解析、応用利用法の開発なども行っています。

 



 
 

出芽酵母より見出した新奇「Zn2+依存性D-セリンデヒドラターゼ」を用いた簡便・迅速な「DL-セリン同時分別定量法」の定量原理(左図)と検量線(右図)。

本法は唯一のD-セリンやL-セリンの酵素定量法である。
D-
セリンレベルは神経疾患や腎障害のバイオマーカーとしての利用できる可能性が示唆されいる。

 

2. ビタミンB6代謝制御機構の解明と、ビタミンB6ーアミノ酸代謝のクロストークに関する研究

 我々は機能が未解明のいくつかのピリドキサルリン酸(PLP、ビタミンB6の補酵素型)結合タンパク質についても研究を行っています。例えば、
ヒトから植物、微生物にまで高度に保存されている機能未知PLP結合タンパク質(ヒトではPROSC、大腸菌ではYggSとアノテートされている)の機能同定を目指し研究を行っています。この過程で、大腸菌では本タンパク質がビタミンB6ビタマーレベルの制御を介して、イソロイシン・バリン代謝をはじめとする多様な代謝系を制御することを見出しました。近年、本タンパク質ファミリーのビタミンB6制御への重要性が明らかとなりつつあり、本タンパク質の分子機能の同定を目指した解析が進行中です。また、大部分のバクテリアが有する、ビタミンB6結合性の転写制御因子(MocR/GabRファミリー)の機能解明や、この制御機構の分子メカニズムの解明にも取り組んでいます。







E. coli YggSの結晶構造(左図)

同タンパク質は大腸菌内でビタミンB6レベル制御に重要な役割を果たし、多様な代謝系の制御に関与しているようです。詳細な機能解析が進行中です。

B. subtilis GabR (右図)

本タンパク質は、通常、アミノ酸代謝酵素の補酵素として機能するPLPが転写制御に関与する興味深い例です。
PLPの転写制御への関与の分子メカニズムを解析しています。


現在進行中の研究テーマの一例

D-,L-セリン同時分別定量法の高感度化と臨床応用

・PROSC/YggSファミリータンパク質の機能解析

・ビタミンB6の新規代謝・輸送機構の同定

・D-アミノ酸の新規生理作用の同定

・MocR/GabRファミリータンパク質の構造・機能相関研究~新規アミノ酸バイオセンサー開発への展開~

 

報文 (過去5年分)

・Mechanism of eukaryotic serine racemase-catalyzed serine dehydration. (2020) Ito T, Matsuoka M, Goto M, Watanabe S, Mizobuchi T, Matsushita K, Nasu R, Hemmi H, Yoshimura T.  Biochim Biophys Acta Proteins Proteom. 2020 May 28:140460.

・Pyridoxal reductase, PdxI, is critical for salvage of pyridoxal in Escherichia coli . (2020) Ito T & Downs DM  Journal of Bacteriology.202. e00056-20.

・ Inhibition of glycine cleavage system by pyridoxine 5'-phosphate causes synthetic lethality in glyA yggS and serA yggS in Escherichia coli. (2020)  Ito T, Hori R, Hemmi H, Downs DM, Yoshimura T. Molecular Microbiology.  2020 113, 270-284.

・Conserved pyridoxal 5'-phosphate binding protein YggS impacts amino acid metabolism through pyridoxine 5'-phosphate in Escherichia coli. (2019) Ito, T., Yamamoto, K., Hori, R., Yamauchi, A., Downs, DM., Hemmi, H. & Yoshimura. T. Applied and Environmental Microbiology. 85, e00430-19.

 ・Urinary D-serine level as a predictive biomarker for deterioration of renal function in patients with atherosclerotic risk factors. (2019) Iwakawa, H., Makabe, S., Ito, T., Yoshimura, T. & Watanabe H. Biomarkers. 24, 159-165.

・ Modified mevalonate pathway of the archaeon Aeropyrum pernix proceeds via trans-anhydromevalonate 5-phosphate. (2018) Hayakawa, H., Motoyama, K., Sobue, F., Ito, T., Kawaide, H., Yoshimura, T. & Hemmi, H. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115, 10034-10039.

 ・ D-Serine metabolism and its importance in development of Dictyostelium discoideum. (2018) Ito, T., Hamauchi, N., Hagi, T., Morohashi, N., Hemmi, H., Sato, G. Y., Saito, T. & Yoshimura, T. Frontiers in Microbiology. 9: 784

・Production of ophthalmic acid using engineered Escherichia coli . (2018) Ito T.*, Tokoro M., Hori R., Hemmi H., Yoshimura T. (2018)  Applied and Environmental Microbiology. in press

・Utilization of an intermediate of the methylerythritol phosphate pathway, (E)-4-hydroxy-3-methylbut-2-en-1-yl diphosphate, as the prenyl donor substrate for various prenyltransferases. (2017) Hayashi Y., Ito T., Yoshimura T. & Hemmi H. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 1-10

・Occurrence of the (2R,3S)-isomer of 2-amino-3,4-dihydroxybutanoic acid in the mushroom Hypsizygus marmoreus. (2017) Ito T, Yu Z, Yoshino I, Hirozawa Y, Yamamoto K, Shinoda K, Watanabe A, Hemmi H, Asada Y, Yoshimura T. J Agric Food Chem. 65. 131-6139

・Ophthalmic acid accumulation in an Escherichia coli mutant lacking the conserved pyridoxal 5'-phosphate-binding protein YggS. (2016)  Ito T*., Yamauchi A., Hemmi H., Yoshimura T.  Journal of Bioscience and Bioengineering.  122. 689-693

・Serine racemase is involved in D-aspartate biosynthesis. (2016) Ito T., Hayashida M., Kobayashi S., Muto N., Hayashi A., Yoshimura T., Mori H. Journal of Biochemistry. 160. 345-353

・Development of a versatile method for targeted gene deletion and insertion by using the pyrF gene in the psychrotrophic bacterium, Shewanella livingstonensis Ac10 . (2016) Ito T., Gong C., Kawamoto J., Kurihara T. Journal of Bioscience and Bioengineering. 122.  645-651

・mTORC1 is involved in the regulation of BCAA catabolism in mouse heart. (2016) Zhen H., Kitaura Y., Kadota Y., Ishikawa T., Kondo Y., Xu M., Morishita Y., Ota M., Ito T., Shimomura Y. FEBS Open Bio. 6. 43-49

・A New Member of MocR/GabR-type PLP-Binding Regulator of D-Alanyl-D-Alanine Ligase in Brevibacillus brevis. (2015) Takenaka T., Ito T*., Miyahara I., Hemmi H., Yoshimura T. FEBS J. 282. 4201-4217.

・Domain characterization of Bacillus subtilis GabR, a pyridoxal  5'-phosphate-dependent transcriptional regulator (2015) Okuda K., Ito T., Goto M., Takenaka T., Hemmi H., Yoshimura T. Journal of Biochemistry. 158. 225-234 [PubMed]

・PEGylated D-Serine Dehydratase as a D-Serine Reucing Agent. (2015) Ito T., Takada H., Isobe K., Suzuki M., Kitaura Y., Hemmi H., Matsuda T., Sasabe J., Yoshimura T. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 116. 34-39 [PubMed]

・Role of the aminotransferase domain in Bacillus subtilis GabR, a pyridoxal 5'-phosphate-dependent transcriptional regulator. (2015) Okuda K., Kato S., Ito T., Shiraki S., Kawase Y., Goto M., Kawashima S., Hemmi H., Fukada H., Yoshimura T. Molecular Microbiology. 95. 245-257 [PubMed]

・ Is D-aspartate produced by glutamic-oxaloacetic transaminase-1 like 1 (Got1l1), a putative aspartate racemase? (2015) Tanaka-Hayashi A., Hayashi S., Inoue R., Ito T., Kouno K., Yoshida T., Watanabe M., Yoshimura T., Mori H. Amino Acids. 47. 79-86 [PubMed]

・酵母D-セリンデヒドラターゼの反応機構 (Reaction mechanism of yeast D-serine dehydratase) (2014) 松岡舞, 伊藤智和, 吉村徹. Vitamins. 88. 576-579

・ビタミンB6が担うD-セリンの機能と代謝:セリンラセマーゼとD-セリンデヒドラターゼ (Vitami B6-dependet enzymes involved in D-serine metabolism: serine racemase and D-serine dehydratase)  (2014) 吉村徹, 伊藤智和. Vitamins. 88. 462-468

・真核生物型セリンラセマーゼの反応機構 (Reaction mechanism of eukaryotic serine racemase) (2014) 吉村徹, 伊藤智和. Vitamins. 88. 425-428

・Reaction mechanism of Zn2+-dependent D-serine dehydratase: role of a conserved tyrosine residue interacting with pyridine ring nitrogen of pyridoxal 5'-phosphate. (2014) Ito T., Matsuoka M., Koga K., Hemmi H., Yoshimura T. Journal of Biochemistry. 156. 173-180 [PubMed]

D-アミノ酸代謝関連酵素--構造・機能研究の最前線--「D-セリンデヒドラターゼ」について執筆担当, BIOINDUSTRY. 2014年3月号


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特許等

D-セリンデヒドラターゼ及びその利用 (特許第5218949号(P5218949))

オフタルミン酸の製造法 (特願2014-170903)


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〒464-8601
名古屋市千種区不老町
名古屋大学大学院生命農学研究科 応用分子生命科学専攻
応用生命化学講座 生体高分子学研究分野
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