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竹川 薫(たけがわ かおる) データ更新日:2020.05.23

教授 /  農学研究院 生命機能科学部門 分子微生物学・バイオマス資源化学


主な研究テーマ
分裂酵母による異種タンパク質生産系の開発
キーワード:分裂酵母、異種タンパク質、遺伝子発現
1997.04.
酵母の液胞へのタンパク質輸送機構の解明と液胞の機能に関する研究
キーワード:酵母、液胞、小胞輸送、タンパク質分解
1991.10.
エンドグリコシダーゼの糖鎖転移反応とその応用に関する研究
キーワード:エンドグリコシダーゼ、糖転移活性、新規複合糖質
1991.04.
真核微生物の生産する糖タンパク質糖鎖部分の機能と構造解析に関する研究
キーワード:糖タンパク質、糖鎖
1984.04.
研究業績
主要著書
主要原著論文
1. Seki H, Huang Y, Arakawa T, Yamada C, Kinoshita T, Iwamoto, Higuchi Y, Takegawa K, Fu-shinobu S, Structural basis for specific cleavage of core-fucosylated N-glycans by endo-beta-N-acetylglu-cosaminidase from Cordyceps militaris., Journal of Biological Chemistry, 10.1074/jbc.RA119.010842., 294(45), 17143-17154 (2019), 2019.10.
2. Higuchi Y, Matsufuji H, Tanuma M, Arakawa T, Mori K, Yamada C, Shofia R, Matsunaga E, Tashiro K, Fushinobu S, Takegawa K, Identification and characterization of a novel β-D-galactosidase that releases pyruvylated ga-lactose., Scientific Reports, 10.1038/s41598-018-30508-4, in press (2018), 2018.09.
3. Huang Y, Higuchi Y, Kinoshita T, Mitani A, Eshima Y, Takegawa K, Characterization of novel endo-β-N-acetylglucosaminidases from Sphingobacterium species, Beauveria bassiana and Cordyceps militaris that specifically hydrolyze fucose-containing oli-gosaccharides and human IgG., Scientific Reports, 8(1):248 (2018), 2018.01.
4. Higuchi Y, Yoshinaga S, Yoritsune K, Tateno H, Hirabayashi J, Nakakita S, Kanekiyo M, Kakuta Y, Takegawa K, A rationally engineered yeast pyruvyltransferase Pvg1p introduces sialylation-like properties in neo-human-type complex oligosaccharide., Scientific Reports, 6:26349 (2016), 2016.05, 分裂酵母の糖鎖には酸性糖としてガラクトース残基にピルビン酸が付加される。我々はこれまでに糖鎖へのピルビン酸の付加に関与する酵素としてPvg1/ピルビン酸転移酵素を同定していた。そこで本論文では、Pvg1タンパク質をX線結晶構造から解析を行い、ピルビン酸転移酵素において初めて立体構造を明らかにすることができた。得られた立体構造から、本酵素活性に重要なアミノ酸を特定し、そのアミノ酸変異体を作成することで、これまで全く報告のない新奇なアスパラギン結合型糖鎖を酵素合成することができた。シアル酸の代わりにピルビン酸が付加された本糖鎖は、レクチンマイクロアレイ解析から、シアル酸がα2,6-結合でガラクトースに付加した構造と類似していることを明らかにした。.
5. Eshima Y, Higuchi Y, Kinoshita T, Nakakita S, Takegawa K, Transglycosylation activity of glycosynthase mutants of endo-β-N-acetylglucosaminidase from Coprinopsis cinerea, PLOS ONE, 10(7):e0132859 (2015), 2015.07.
6. Komachi Y, Hatakeyama S, Motomatsu H, Futagami T, Kinzjakina K, Sorbado P, Ekino K, Takegawa K, Goto M, Nomura Y, Oka T, gfsA encodes a novel galactofuranosyltransferase involved in biosynthesis of galactofuranose antigen of O-glycan in Aspergillus nidulans and A. fumigatus., Molecular Microbiology, 90(5), 1054-1073 (2013), 2013.12, アスペルギルス属糸状菌は糖鎖中にガラクトフラノースが存在することは古くから知られているが、これまでガラクトフラノース転移酵素遺伝子に関する報告は全く無い。そこでAspergillus nidulansゲノムに存在する仮想糖転移酵素遺伝子を破壊した株を作成し、解析を行ったところ、GfsAと命名した遺伝子がガラクトフラノース転移酵素をコードしていることを明らかにした。実験の結果、GfsAはβ1,5-かβ1,6-ガラクトフラノース転移酵素活性を有しており、O-結合型糖鎖糖タンパク質にUDP-ガラクトースを基質として転移することがわかった。GfsAはゴルジ体に局在していた。GfsAと相同性の高い遺伝子はAspergillus fumigatusにも存在していることもわかった。.
7. Nakase Y, Nakase M, Kashiwazaki J, Murai T, Otsubo Y, Mabuchi I, Yamamoto M, Takegawa K, Mastumoto T, The fission yeast β-arrestin-like protein Any1 is involved in TSC-Rheb signaling and the regulation of amino acid transporters., Journal of Cell Science, 126(17), 3972-3981 (2013), 2013.09, Rheb GTPaseであるTsc1-Tsc2複合体は細胞外の環境に応答して細胞成長調節において重要な役割を果たしている。分裂酵母においてTsc1-Tsc2複合体は細胞周期の進行やアミノ酸の取り込みなどを調節することが報告されていた。我々はE3ユビキチンリガーゼであるPub1とβ-アレスチン様タンパクであるAny1が細胞膜アミノ酸トランスポーターであるAat1の局在を制御していることを見出した。またPub1とAny1が分裂酵母細胞内で相互作用していることからTSC-Rhebシグナル経路がPub1やAny1を通じて細胞膜のアミノ酸トランスポーターの局在を制御していることを明らかにした。.
8. Sasaki M, Kumagai H, Takegawa K, Tohda H, Characterization of genome-reduced fission yeast strains., Nucleic Acid Research, 41(10), 5382-5399 (2013)., 2013.05, 分裂酵母はモデル真核生物の中で最も遺伝子数の少ない生物である。我々は通常の培養条件で生育の低下しない分裂酵母の大規模遺伝子削除株の取得を試みた。最終的に223遺伝子(657.3kb)を同一株で削除した株の取得に成功した。本株で異種タンパク質であるGFPやヒト成長ホルモンを発現させたところ、野生株よりもそれぞれ約1.7倍、1.8倍高い生産能を示すことがわかり、分裂酵母の大規模遺伝子削除株は物質生産への応用にも使用できる可能性が示唆された。.
9. Ohashi T, Fujiyama K, Takegawa K, Identification of novel α1,3-galactosyltransferase and elimination of α-galactose-containing glycans by disruption of multiple α-galactosyltransferase genes in Schizosaccharomyces pombe., Journal of Biological Chemistry, 287(46), 38866-38875 (2012), 2012.11, 分裂酵母の糖鎖中には多量のガラクトースが含まれている。糖鎖構造解析の結果、ガラクトース残基はα1,2-およびα1,3-結合で付加している。分裂酵母ゲノム中に存在する全てのα1,2-ガラクトース転移酵素遺伝子を破壊した株を作成したところ、まだα1,3-結合のガラクトースが残っていることを見出した。そこでさらにゲノムを解析したところ、仮想糖転移酵素が3遺伝子存在することがわかり、これらを破壊した10重破壊株を作成したところ、糖鎖のガラクトース残基は完全に欠失することを明らかにした。また大腸菌で生産させたこれらの遺伝子産物が実際にα1,3-ガラクトース転移活性を示すこともわかった。以上の結果から分裂酵母に存在する新規α1,3-ガラクトース転移酵素の諸性質を明らかにすることができた。.
10. Matsuzawa T, Morita T, Tanaka N, Tohda H, Takegawa K, Identification of galactose-specific flocculin essential for nonsexual flocculation and hyphal growth in Schizosaccharomyces pombe., Molecular Microbiology, 82(6), 1531-1544 (2011), 2011.12, 分裂酵母 Schizosaccharomyces pombeはガラクトース特異的な非性的凝集を引き起こすことは知られていたが、その分子機構については知られていなかった。我々は出芽酵母の非性的凝集を誘導するFLO8遺伝子を分裂酵母細胞内で発現させると凝集することを見いだした。そこでこの株と野生株の遺伝子発現をマイクロアレイ分析により比較して1つの遺伝子(SPCC1742.01)が FLO8発現株で上昇していることを明らかにした。本遺伝子を破壊すると凝集変異株の凝集が消失することから本遺伝子産物が、分裂酵母のガラクトース特異的な凝集素であることを同定した。また本遺伝子産物は分裂酵母の偽菌糸形成過程にも必須であることを明らかにした。.
11. Hirano Y, Matsuzawa T, Takegawa K, Sato MH, Loss-of- and gain-of-function mutations in FAB1A/B impair endomembrane homeostasis, conferring pleiotropic developmental abnormalities in Arabidopsis., Plant Physiology, 155(2), 797-807 (2011), 2011.02, 真核細胞において、ホスファチジルイノシトール3,5-キナーゼはFab1/PIKfyveにより合成され、PI(3,5)P2は液胞・リソソームの機能に重要である。Arabidopsis由来のFAB1A/Bを分裂酵母のfab1欠損株において発現させたところ、液胞形態異常を相補できることがわかった。またGFPを融合したFAB1A/BはArabidopsis細胞内でエンドソーム付近に局在していた。さらにFAB1A/Bの発現を抑制したところ、液胞の酸性化やエンドサイトーシスに異常を示すことを明らかにした。以上の結果からArabidopsisのFAB1A/BもPI3,5-キナーゼ活性を有しており、Arabidopsisにおいても液胞の機能に重要であることがわかった。.
12. Nakase M, Tani M, Morita T, Kitamoto HK, Kashiwazaki J, Nakamura T, Hosomi A, Tanaka N, Takegawa K, Mannosylinositol phosphorylceramide is a main phospholipid component and required for proper localization of plasma membrane proteins in Schizosaccharomyces pombe., Journal of Cell Science, 123(9), 1578-1587 (2010), 2010.05, 分裂酵母のゲノムには出芽酵母IPT1遺伝子と相同性の高い遺伝子が存在せず、脂質分析の結果、分裂酵母の主要なスフィンゴ糖脂質はIPCとMIPCのみであることがわかった。分裂酵母のMIPC合成に関与するマンノース転移酵素のホモログは3つ(Imt1-3)存在し、3重遺伝子破壊株ではMIPCが全く合成されないことが明らかになった。MIPC欠損株では生育遅延、細胞形態異常、薬剤感受性、タンパク質の局在異常やエンドサイトーシス異常などの多様な表現型を示すことから、分裂酵母のMIPCは様々なメカニズムに関与する重要な因子であり、分裂酵母には特有のマンノース認識機構が存在する可能性が示唆された。さらに、MIPC欠損株では細胞膜に局在するアミノ酸パーミアーゼ(AAP)の選別輸送に異常が生じることがわかった。.
13. Park J-H, Nishidate T, Kijima K, Ohashi T, Takegawa K, Hirata K, Nakamura Y, Katagiri T, Critical roles of Mucin 1 glycosylation by transactivated polypeptide N-acetylgalactosaminyltransferase 6 in mammary carcinogenesis., Cancer Research, 70(7), 2759-2769 (2010), 2010.04, 乳がん細胞においてO-結合型糖鎖の構造は変化することが知られているが、そのメカニズムについてはそれほどわかっていない。我々は多くの乳がん患者がムチン型O-結合型糖鎖に関与するN-アセチルガラクトサミニダーゼ6(GALNT6)の発現が上昇していることを見いだした。GALNT6の発現を抑制すると乳がん細胞の増殖は抑制される。またGALNT6がMUC1の糖鎖付加に関与してタンパク質を安定化させることを見いだした。この結果から、GALNT6の特異的な阻害剤は乳がんに対する新規薬剤になる可能性が示唆された。.
14. Onishi M, Koga T, Hirata A, Nakamura T, Asakawa H, Shimoda C, Bahler J, Wu J-Q, Takegawa K, Tachikawa H, Pringle JR, Fukui Y, Role of septins in the orientation of forespore-membrane extension during sporulation in fission yeast., Molecular and Cellular Biology, 30(8), 2057-2074 (2010), 2010.04, 酵母の胞子形成過程において、前胞子膜(FSM)はスピンドルポールボディーにおいて胞子縁を形成するのに寄与している。この過程におけるセプチンの機能を分裂酵母を用いて解析を行った。1倍体の性的凝集の前にはSpn1-4のセプチンが、また胞子形成時には別のセプチン(Spn2, Spn5, Spn6, Spn7)が機能すること、またこれらのセプチンはin vitroでは複合体を形成していることを明らかにした。Spn2とSpn7はホスファチジルイノシトール4-リン酸(PI4-P)と結合すること、またPI4-Pが前胞子膜に多く存在することを明らかにした。.
15. Kashiwazaki J, Iwaki T, Takegawa K, Shimoda C, Nakamura T, Two Schizosaccharomyces pombe Rab7 homologs, Ypt7 and Ypt71, play antagonistic roles in the regulation of vacuolar morphology., Traffic, 10(7), 912-924 (2009), 2009.07.
16. Hirashima K, Iwaki T, Takegawa K, Giga-Hama Y, Tohda H, A simple and effective chromosome modification method for large-scale deletion of genome sequences and identification of essential genes in fission yeast. , Nucleic Acids Res. , 34, e11 , 2006.02.
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
1. Klionsky DJ and 1268 authors, Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy., Autophagy, 8, 445-544 (2012)., 2012.04.
2. Matsuzawa T, Ohashi T, Nakase M, Toritsune K, Takegawa K, Galactose-specific recognition system in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe., Trends Glycosci. Glycotechnol., 135, 24-42 (2012)., 2012.03.
3. Idiris A, Tohda H, Kumagai H, Takegawa K, Engineering of protein secretion in yeast: strategies and impact on protein production., Appl. Microbiol. Biotechnol. , 86, 403-417 (2010)., 2010.03.
4. Mukaiyama H, Nakase M, Nakamura T, Kakinuma Y, Takegawa K, Autophagy in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe., FEBS Lett. , 584, 1327-1334 (2010)., 2010.03.
5. Takegawa K, Tohda H, Sasaki M, Idiris A, Ohashi T, Mukaiyama H, Giga-Hama Y, Kumagai H, Production of heterologous proteins using the fission-yeast (Schizosaccharomyces pombe) expression system., Biotechnol Appl Biochem., 53, 227-235 (2009)., 2009.12.
主要学会発表等
1. 竹川 薫, 分裂酵母のガラクトース特異的な細胞間認識システムと物質生産への利用, 第20回酵母合同シンポジウム, 2012.09.
2. 竹川 薫, 分裂酵母の染色体改変技術を利用した異種タンパク質生産法の開発, 日本農芸化学会2012年度大会, 2012.03.
3. Takegawa Kaoru, Biosynthesis and intracellular trafficking of galactose-containing oligosaccharides in fission yeast., 第84回日本生化学大会, 2011.09.
4. 竹川 薫, 分裂酵母を用いた異種糖タンパク質生産システムの開発, 応用糖質学会近畿支部会, 2010.07.
5. 竹川 薫, 真核微生物の細胞表層ガラクトース含有糖鎖の生合成機構と生理的役割, 日本セルロース学会大会, 2010.07.
6. 竹川 薫, 分裂酵母のアミノ酸トランスポーターの局在に重要なスフィンゴ糖脂質の機能と細胞内アミノ酸調節における液胞の役割について , 2010年日本農芸化学会大会 , 2010.03.
特許出願・取得
特許出願件数  2件
特許登録件数  1件
学会活動
所属学会名
American Society for Microbiology
日本農芸化学会
酵母研究会
酵母遺伝学フォーラム
応用微生物学研究協議会
バイオインダストリー協会
日本生物工学会
日本糖質学会
日本分子生物学会
日本生化学会
学協会役員等への就任
2017.05~2019.04, 日本農芸化学会, 西日本支部長.
2017.05~2019.04, 日本農芸化学会, 理事.
2016.04~2020.03, 酵母遺伝学フォーラム, 運営委員.
2017.04~2019.03, 日本農芸化学会, 西日本支部長.
2010.04~2011.03, 日本農芸化学会, 評議員.
2009.04, 日本農芸化学会, 学術活動強化委員会委員.
2008.04, 日本生化学会, 九州支部評議員.
2009.04, 日本農芸化学会, 西日本支部評議員.
2004.04, 酵母遺伝学フォーラム, 運営委員.
1999.04, 日本糖質学会, 評議員.
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2014.05.17~2014.05.18, 日本生化学会九州支部例会, 座長(Chairmanship).
2012.03.22~2012.03.26, 日本農芸化学会2012年度大会, 座長(Chairmanship).
2010.09.18~2010.09.18, 日本農芸化学会西日本支部大会, 座長(Chairmanship).
2008.02, 酵母の糖鎖生物学とその応用, 座長(Chairmanship).
2008.05, 日本生化学会, 座長(Chairmanship).
2011.09.05~2011.09.07, 酵母遺伝学フォーラム第44回研究報告会, 世話人.
2010.11.22~2010.11.22, かがわ糖質バイオフォーラム 第2回機能糖鎖研究会シンポジウム, 司会と座長.
2010.03.15~2010.03.15, かがわ糖質バイオフォーラム 第1回機能糖鎖研究会シンポジウム, 司会と座長.
2009.09, 第7回KAGAWA機能糖鎖フォーラムシンポジウム, 司会と座長.
2008.03, 第6回KAGAWA機能糖鎖フォーラムシンポジウム, 司会と座長.
学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況
1998.04~2003.03, Appl. Microbiol. Biotechnol. , 国際, 編集委員.
2003.04~2007.03, Biosci. Biotechnol. Biochem., 国際, 編集委員.
2001.04~2003.03, バイオサイエンスとインダストリー, 国内, トピックス編集委員.
1997.04~1998.03, 日本生物工学会誌, 国内, トピックス編集委員.
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
2018年度 10        10 
2017年度 10        10 
2016年度      
2014年度
2013年度 10  10 
2012年度 10  10 
2011年度 12  12 
2010年度 12  12 
2009年度 13  13 
2008年度 12  12 
2007年度 10  10 
その他の研究活動
外国人研究者等の受入れ状況
2019.04~2019.09, 1ヶ月以上, Bioresouce Research Center, Pakistan, 民間・財団.
受賞
日本農芸化学会農芸化学奨励賞, 日本農芸化学会, 2000.04.
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)
2017年度~2019年度, 基盤研究(B), 代表, ピルビン酸含有酸性糖鎖の生物界における分布および生合成と生理的役割の解明.
2014年度~2016年度, 基盤研究(B), 代表, 分裂酵母のピルビン酸転移酵素変異体を用いた新奇糖鎖の酵素合成と糖鎖工学への応用.
2011年度~2013年度, 基盤研究(B), 代表, シアル酸のプロトタイプである分裂酵母ピルビン酸化ガラクトースの生合成及び機能解明.
2011年度~2013年度, 挑戦的萌芽研究, 代表, 代謝機能解析及び物質生産用宿主として利用可能な分裂酵母大規模遺伝子削除株の取得.
2011年度~2012年度, 特別研究員奨励費, 連携, 糖類の代謝経路を改変した酵母による有用物質生産系の確立 竹川 (松沢).
2007年度~2009年度, 基盤研究(B), 代表, 分裂酵母細胞内の分泌経路における異常糖タンパク質の認識および分解機構の解明.
2007年度~2008年度, 特定領域研究, 分担, 分裂酵母の自食作用による液胞の蛋白分解機構と液胞内アミノ酸の生理的役割の解明.
2004年度~2006年度, 基盤研究(B), 代表, 分裂酵母の小胞輸送におけるホスファチジルイノシトールリン酸結合蛋白質の機能解析.
2004年度~2004年度, 基盤研究(C), 分担, 糖鎖工学における重要なツールとしての微生物エンドグリコシダーゼの基礎から応用まで.
2000年度~2002年度, 基盤研究(B), 代表, 分裂酵母のオルガネラ輸送シグナルを用いた異種タンパク質生産システムの構築と実用化.
1998年度~2002年度, 特定領域研究, 分担, 植物の生存戦略における液胞機能の総合的理解.
1998年度~2000年度, 基盤研究(B), 分担, 変異酵母を利用するダイズタンパク質の分泌生産システムの構築と食品利用化.
1997年度~2000年度, 基盤研究(A), 分担, エンド型グリコシダーゼの特異的な活性を利用した新しい糖鎖工学的 研究の展開.
1997年度~1998年度, 奨励研究(A), 代表, 分裂酵母の液胞タンパク質輸送に関与する遺伝子群の解明とその応用 に関する研究.
1996年度~1997年度, 基盤研究(A), 分担, 植物細胞における空胞系(Vacuolar system)の動態の分子機構.
1996年度~1996年度, 奨励研究(A), 代表, 酵母のイノシトールリン脂質を介した分泌タンパク質輸送機構の解明.
競争的資金(受託研究を含む)の採択状況
2013年度~2015年度, 戦略的基盤技術高度化支援事業, 分担, 均一糖鎖糖タンパク質製造用の酵素とシアリル糖鎖誘導体の大量生産方法の開発.
2013年度~2015年度, NEDO事業, 分担, 「非可食性植物由来化学品製造プロセス技術開発プロジェクト」.
2010年度~2010年度, グリーン・サステナブルケミカルプロセス基盤技術開発, 分担, 化学品原料の転換・多様化を可能とする革新グリーン技術の開発:バイオマスを原料として有機酸の高効率製造方法開発とその品種展開の研究開発.
2008年度~2011年度, 都市エリア産学官連携促進事業, 分担, 特徴ある糖質の機能を生かした健康バイオ産業の創出.
2006年度~2011年度, 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO), 分担, 微生物機能を活用した高度製造基盤技術開発—分裂酵母高性能宿主細胞創製技術の研究開発—.
2001年度~2006年度, 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO), 分担, 宿主細胞創製技術の開発—分裂酵母MGFの創製—.
共同研究、受託研究(競争的資金を除く)の受入状況
2013.04~2014.03, 代表, 下面ビール酵母W34株の液胞タンパク質輸送メカニズム解明の検討.
2014.12~2016.03, 代表, 焼酎酵母の醸造特性に関与する遺伝子群の解明に関する共同研究.
2012.04~2013.03, 代表, 汎用有機酸製造用酵母の構築.
2009.04~2015.03, 代表, 遺伝子技術をベースにした酵母の育種研究.
2008.04~2009.03, 代表, 分裂酵母高性能宿主細胞創製技術の研究.
2008.07~2009.03, 代表, 不均衡変異導入法による分裂酵母の宿主細胞機能の開発.
寄附金の受入状況
2010年度, 旭硝子株式会社, 分裂酵母を用いた化成品生産プラットフォームの研究開発.
2010年度, 三和酒類株式会社, 遺伝子技術をベースにした酵母の育種研究.

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