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角田 佳充(かくた よしみつ) データ更新日:2022.06.22

教授 /  農学研究院 生命機能科学部門 生物機能分子化学


主な研究テーマ
硫酸転移酵素、糖関連酵素、RNA関連酵素、抗体の構造生物学
キーワード:構造生物学、結晶構造解析、硫酸転移酵素、糖転移酵素、RNase P
1995.04.
研究業績
主要著書
主要原著論文
1. Takuo Minato, Takamasa Teramoto, Naruhiko Adachi, Nguyen Khac Hung, Kaho Yamada, Masato Kawasaki, Masato Akutsu, Toshio Moriya, Toshiya Senda, Seiji Ogo, Yoshimitsu Kakuta, Ki-Seok Yoon, Non-conventional octameric structure of C-phycocyanin, Communications biology, 10.1038/s42003-021-02767-x, 4, Article number: 1238, 2021.10.
2. Takamasa Teramoto, Takeshi Koyasu, Naruhiko Adachi, Masato Kawasaki, Toshio Moriya, Tomoyuki Numata, Toshiya Senda, Yoshimitsu Kakuta, Minimal protein-only RNase P structure reveals insights into tRNA precursor recognition and catalysis, The Journal of Biological Chemistry, 10.1016/j.jbc.2021.101028., 297, 3, 2021.09, Ribonuclease P (RNase P) is an endoribonuclease that catalyzes the processing of the 5' leader sequence of precursor tRNA (pre-tRNA). Ribonucleoprotein RNase P and protein-only RNase P (PRORP) in eukaryotes have been extensively studied, but the mechanism by which a prokaryotic nuclease recognizes and cleaves pre-tRNA is unclear. To gain insights into this mechanism, we studied homologs of Aquifex RNase P (HARPs), thought to be enzymes of approximately 23 kDa comprising only this nuclease domain. We determined the cryo-EM structure of Aq880, the first identified HARP enzyme. The structure unexpectedly revealed that Aq880 consists of both the nuclease and protruding helical (PrH) domains. Aq880 monomers assemble into a dimer via the PrH domain. Six dimers form a dodecamer with a left-handed one-turn superhelical structure. The structure also revealed that the active site of Aq880 is analogous to that of eukaryotic PRORPs. The pre-tRNA docking model demonstrated that 5' processing of pre-tRNAs is achieved by two adjacent dimers within the dodecamer. One dimer is responsible for catalysis, and the PrH domains of the other dimer are responsible for pre-tRNA elbow recognition. Our study suggests that HARPs measure an invariant distance from the pre-tRNA elbow to cleave the 5' leader sequence, which is analogous to the mechanism of eukaryotic PRORPs and the ribonucleoprotein RNase P. Collectively, these findings shed light on how different types of RNase P enzymes utilize the same pre-tRNA processing..
3. Zakaria Omahdi, Yuto Horikawa, Masamichi Nagae, Kenji Toyonaga, Akihiro Imamura, Koichi Takato, Takamasa Teramoto, Hideharu Ishida, Yoshimitsu Kakuta, Sho Yamasaki, Structural Insight Into the Recognition of Pathogen-Derived Phosphoglycolipids by C-type Lectin Receptor DCAR, The Journal of Biological Chemistry, 10.1074/jbc.RA120.012491, 2020.03.
4. Tanaka S, Nishiyori T, Kojo H, Otsubo R, Tsuruta M, Kurogi K, Liu MC, Suiko M, Sakakibara Y, Kakuta Y, Structural basis for the broad substrate specificity of the human tyrosylprotein sulfotransferase-1., Scientific Reports, 10.1038/s41598-017-07141-8., 2017.08.
5. Yujiro Higuchi, Yoshinaga S, Tateno H, Hirabaysshi J, Nakakita S, Kenakiyo M, Kakuta Y, Takegawa K, A rationally engineered yeast pyruvyltransferase Pvg1p introduces sialylation-like properties in neo-human-type complex oligosaccharide., Scientific Reports, 10.1038/srep26349., 6, Article number: 26349, 2016.05.
6. Kawaguchi Y, Sugiura N, Kimata K, Kimura M, Kakuta Y, The crystal structure of novel chondroitin lyase ODV-E66, a baculovirus envelope protein, FEBS Letters, 587,24,3947-3948, 2013.12.
7. Teramoto T, Fujikawa Y, Kawaguchi Y, Kurogi K, Soejima M, Adachi R, Nakanishi Y, Mishiro-Sato E, Liu MC, Sakakibara Y, Suiko M, Kimura M, Kakuta Y, Crystal structure of human tyrosylprotein sulfotransferase-2 reveals the mechanism of protein tyrosine sulfation reaction, Nature Communications, 10.1038, 4:1572, 2013.03, ヒトタンパク質チロシン硫酸転移酵素が、ターゲットとなるタンパク質を硫酸化修飾するメカニズムを明らかにするために、この酵素とターゲットタンパク質が結合している状態の立体構造を、X線結晶構造解析により原子レベルで決定しました。
 その結果、この酵素は二量体を形成し、その二量体の間につくられる奥深い溝の部分でターゲットとなるタンパク質のチロシン残基部分を結合して、その部分で特異的に硫酸基をつけていることがわかりました。また、硫酸化修飾を受ける部分は、特徴的なL字型に90度折れ曲がっていました。この構造が決定されたことにより、これまで謎であったターゲットとなるタンパク質の選別方法が明らかになりました。
 その選別方法とは、「ターゲットとなるタンパク質の柔軟性の違い」と、「電荷による相互作用」の2つによるものでした。柔らかい構造をしたターゲットタンパク質は、タンパク質チロシン硫酸転移酵素の深い溝の奥に入り込み、さらに90度折れ曲がることで活性部位の適切な位置に結合して、硫酸化修飾をうけることができます。しかし、硬い構造をしたタンパク質は、この溝に入ることができず、硫酸化修飾をうけることができません。また、タンパク質チロシン硫酸転移酵素が持つ深い溝表面には、プラスの電荷が多数準備されていて、ターゲットとなるタンパク質のマイナスの電荷を持った部分を特異的に認識します。
このように、タンパク質チロシン硫酸転移酵素は、様々なタンパク質の柔軟性の違いと電荷による相互作用の両方を用いて、硫酸基をつけるターゲットタンパク質を選別していることが明らかになりました。
 タンパク質チロシン硫酸転移酵素の立体構造が明らかになり、そのターゲットとなるタンパク質の認識方法がわかったことで、この酵素に対する阻害剤の開発が可能になりました。硫酸基がつくことによるタンパク質の機能変化は、様々な生命現象に関わっています。したがって、特異的な阻害剤が開発できれば、ウイルス感染に対する薬としての利用だけでなく、生体防御反応の制御など、新しいタイプの医薬品としての応用が期待できます。.
8. Sugiura N, Baba Y, Kawaguchi Y, Iwatani T, Suzuki K, Kusakabe T, Yamagishi K, Kimata K, Kakuta Y, Watanabe H., Glucuronyltransferase activity of KfiC from Escherichia coli strain K5 requires association of KfiA: KfiC and KfiA are essential enzymes for production of K5 polysaccharide, N-acetylheparosan., The Journal of Biological Chemistry, 285, 3, 1597-1606, 285(3):1597-1606. , 2010.01.
9. Teramoto T, Adachi R, Sakakibara Y, Liu MC, Suiko M, Kimura M, Kakuta Y., On the similar spatial arrangement of active site residues in PAPS-dependent and phenolic sulfate-utilizing sulfotransferases., FEBS Lett., 583(18):3091-3094., 2009.09.
10. Teramoto T, Sakakibara Y, Liu MC, Suiko M, Kimura M, Kakuta Y., Snapshot of a Michaelis complex in a sulfuryl transfer reaction: Crystal structure of a mouse sulfotransferase, mSULT1D1, complexed with donor substrate and accepter substrate., Biochem Biophys Res Commun., 383(1):83-87., 2009.05.
11. Teramoto T, Sakakibara Y, Liu MC, Suiko M, Kimura M, Kakuta Y., Structural basis for the broad range substrate specificity of a novel mouse cytosolic sulfotransferase--mSULT1D1., Biochem Biophys Res Commun., 379(1):76-80., 2009.01.
12. Osawa T, Sugiura N, Shimada H, Hirooka R, Tsuji A, Shirakawa T, Fukuyama K, Kimura M, Kimata K, Kakuta Y., Crystal structure of chondroitin polymerase from Escherichia coli K4., Biochem Biophys Res Commun., 2009.01.
13. Takagi H, Kakuta Y, Okada T, Yao M, Tanaka I, Kimura M., Crystal structure of archaeal toxin-antitoxin RelE-RelB complex with implications for toxin activity and antitoxin effects., Nature structural & molecular biology, 10.1038/nsmb911, 12, 4, 327-331, 12(4):327-331, 2005.04.
14. Osawa T, Matsubara Y, Muramatsu T, Kimura M, Kakuta Y., Crystal structure of the alginate (poly alpha-l-guluronate) lyase from Corynebacterium sp. at 1.2 A resolution., The Journal of Molecular Biology, 10.1016/j.jmb.2004.10.081, 345, 5, 1111-1118, 345(5):1111-8., 2005.02.
15. Yamagata A., Kakuta Y., Masui R., Fukuyama K., The crystal structure of exonuclease RecJ bound to Mn2+ ion suggests how its characteristic motifs are involved in exonuclease activity., Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America., 99(9), 5908-5912, 2002.04.
16. Kakuta, Y., Sueyoshi, T., Negishi, M., and Pedersen, L.C., Crystal structure of sulfotransferase domain of human heparan sulfate N-deacetylase/N-sulfotransferase 1., The Journal of Biological Chemistry, 274(16), 10673-6, 1999.01.
17. Kakuta, Y., Pedersen, L.C., Pedersen, L.G., and Negishi, M., Conserved structural motifs of the sulfotransferase family., Trends in Biochemical Sciences, 23(4), 129-130, 1998.01.
18. Kakuta Y, Pedersen LG, Carter CW, Negishi M, Pedersen LC., Crystal structure of estrogen sulphotransferase., Nature structural biology, 4(11):904-908., 1997.11.
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
1. 寺本岳大,児安剛志、角田佳充 , リボヌクレアーゼP(RNase P)の多様性とその構造基盤, 生化学(日本生化学会), doi:10.14952/SEIKAGAKU.2021.930857, 93巻6号, 2021.12.
2. Ayami Matsushima, Takamasa Teramoto, Yoshimitsu Kakuta, Crystal structure of endocrine-disrupting chemical bisphenol A and estrogen-related receptor γ, The Journal of Biochemistry, https://doi.org/10.1093/jb/mvab145, 171,1,2022,23-25, 2022.01.
3. 角田佳充、木村 誠, 古細菌リボヌクレアーゼP構成タンパク質の結晶構造解析, 日本結晶学会誌, 49, 255-258, 2007.09.
4. 角田佳充、Lars C. Pedersen、根岸正彦, ヘパラン硫酸スルホトランスフェラーゼの構造生物学, 蛋白質核酸酵素, 46, 1254-1260, 2001.01.
主要学会発表等
1. 角田佳充, スルホトランスフェラーゼによる生体異物代謝メカニズムに関するX線結晶構造解析, 日本農芸化学会, 2007.03.
学会活動
所属学会名
日本農芸化学会
日本蛋白質科学会
日本結晶学会
日本生物物理学会
日本糖質学会
TIGG
日本生化学会
学協会役員等への就任
2019.04~2021.03, 日本生化学会九州支部, 評議員.
2017.01~2020.12, 日本糖質学会, 評議員.
2011.01~2020.12, 日本農芸化学会西日本支部, 参与.
2011.01~2012.12, 日本農芸化学会西日本支部, 幹事.
2011.01, 日本農芸化学会西日本支部, 幹事.
2007.11~2008.10, 日本生化学会九州支部, 幹事.
2007.04~2008.03, 日本農芸化学会, 代議員.
2003.01~2004.12, 日本農芸化学会西日本支部, 幹事.
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2013.09.18~2013.09.19, 2014年度 日本農芸化学会西日本支部大会, プログラム編成.
2013.07.06~2013.07.06, 第50回化学関連支部合同九州大会および外国人研究者交流国際シンポジウム, 代表世話人.
学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況
2000.04~2004.03, 日本結晶学会誌, 国内, 編集委員.
学術論文等の審査
年度 外国語雑誌査読論文数 日本語雑誌査読論文数 国際会議録査読論文数 国内会議録査読論文数 合計
2016年度
2015年度
2008年度
2007年度
2006年度
2005年度
2004年度
2003年度
その他の研究活動
海外渡航状況, 海外での教育研究歴
ハワイ大学, UnitedStatesofAmerica, 2017.03~2017.03.
ハワイ大学, UnitedStatesofAmerica, 2016.03~2016.03.
ハワイ大学, UnitedStatesofAmerica, 2015.03~2015.03.
トレド大学とNIEHS/NIH, UnitedStatesofAmerica, 2014.08~2014.08.
ハワイ大学, UnitedStatesofAmerica, 2014.03~2014.03.
アテネオ・デ・マニラ大学, Philippines, 2013.03~2013.03.
受賞
農芸化学奨励賞, 日本芸農芸化学会, 2007.03.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2021年度~2023年度, 基盤研究(C), 代表, 抗凝血・抗炎症ポリペプチドの硫酸化機構の解明.
2016年度~2018年度, 基盤研究(C), 代表, 翻訳後修飾を行う植物タンパク質チロシン硫酸転移酵素の立体構造解析.
2015年度~2017年度, 基盤研究(B), 分担, 真核微生物のステリルグルコシド代謝とその生理機能.
2015年度~2017年度, 基盤研究(B), 分担, 前駆体tRNAプロセシング酵素の構造と機能の解明とその有効利用.
2013年度~2015年度, 基盤研究(C), 代表, グリコサミノグリカン糖鎖伸長反応メカニズムの解明.
2012年度~2014年度, 基盤研究(B), 分担, 真菌類の糖脂質代謝酵素の構造と機能に関する研究.
2010年度~2012年度, 基盤研究(B), 分担, リボ核タンパク質複合体酵素の構造活性相関と耐熱性.
2009年度~2011年度, 基盤研究(B), 分担, スフィンゴ糖脂質代謝マシーナリの構造と機能及び応用に関する研究.
2009年度~2011年度, 基盤研究(C), 代表, ヘパロサン糖鎖生合成酵素複合体における連続した糖転移反応効率化メカニズムの解明.
2007年度~2008年度, 基盤研究(C), 代表, 硫酸転移酵素による多様な生体異物認識の立体構造基盤解明.
2007年度~2009年度, 基盤研究(B), 分担, リボ核タンパク質複合体酵素の作用機構に関する研究.
2007年度~2009年度, 基盤研究(A), 分担, 核内受容体ERRgammaを介したビスファノールAの低用量効果の解明.
2007年度~2008年度, 基盤研究(B), 分担, 新しいエンド型・エキソ型グリコサラミダーゼの構造と機能及び応用に関する研究.
2005年度~2006年度, 基盤研究(C), 代表, :.
2002年度~2003年度, 若手研究(B), 代表.
2000年度~2001年度, 基盤研究(C), 代表.
競争的資金(受託研究を含む)の採択状況
2009年度~2009年度, JST シーズ発掘試験研究, 代表, 高効率な部位特異的硫酸化タンパク質生産法の開発.
共同研究、受託研究(競争的資金を除く)の受入状況
2009.10~2010.09, 代表, 宇宙環境を利用した高品質タンパク質結晶生成と精密立体構造の解析.

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