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田中　啓之 (タナカ　ヒロユキ)

水産科学研究院　海洋応用生命科学部門　海洋生物工学分野助教

研究者基本情報

■ 学位
  • 水産学修士, 北海道大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
研究者番号
  • 90241372
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 無脊椎動物
  • 分子生物学
  • 水産化学
  • タンパク質の構造・機能相関
  • 生体高分子
  • Marine biochemistry(6302)
  • Structure-function relationships of protein(5802)
  • Biopolymer(4706)
研究分野
  • ライフサイエンス, 水圏生命科学
  • ライフサイエンス, 機能生物化学
  • ナノテク・材料, 生体化学
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2007年
    - 大学院水産科学研究院 助教

研究活動情報

■ 論文
■ その他活動・業績
■ 書籍等出版物
■ 主な担当授業
  • 水圏生化学実験, 2024年, 学士課程, 水産学部
  • 基礎生命科学実験, 2024年, 学士課程, 水産学部
■ 所属学協会
  • 日本動物学会
  • 日本生化学会
  • 日本水産学会
  • 日本付着生物学会
■ Works（作品等）
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 刺胞動物の筋収縮調節機構の解明
    科学研究費助成事業
    2019年04月01日 - 2024年03月31日
    田中 啓之
    ミズクラゲ横紋筋から精製したミオシンの画分に少量含まれていることが確認された新規カルシウムイオン結合タンパク質、AaCBPを認識する抗体を精製した。また、ミズクラゲ横紋筋アクトミオシンの構成成分であるものの、機能が不明なパラミオシン様タンパク質について、C末端断片を大腸菌発現させ、ウサギに免疫して抗血清を作製した。これらの抗体を用いて、ウェスタンブロッティングや免疫染色を行い、これらのタンパク質の発現解析を行った。また、ミズクラゲのポリプや成体の下傘、上傘、口腕など各種の組織・部位からのRT-PCRによる発現解析も行った。それらの結果、これらのタンパク質はいずれも横紋筋を含む組織に特異的に発現しており、横紋筋に特有の形態形成、収縮や収縮の調節等に関与している可能性が示された。特に、AaCBPに関しては、サルコメア構造の中でもミオシンフィラメントの部位に存在することが明らかとなった。また、横紋筋から抽出・精製した天然アクトミオシンには、AaCBPが結合していること、そしてそれは、天然アクトミオシンにキモトリプシンを作用させてミオシンの重鎖が切断されると遊離することも示された。以上の結果から、AaCBPはミオシンに結合して機能するタンパク質であると考えられ、筋細胞への刺激伝達時に細胞内で濃度が上昇するカルシウムイオンを結合して、情報をミオシンに伝達し、アクチン-ミオシン相互作用を促進して筋収縮を引き起こすという、筋収縮調節機構の存在が示唆された。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 19K06755
  • 棘皮動物の筋収縮調節機構に関する研究
    科学研究費助成事業
    2012年04月01日 - 2016年03月31日
    田中 啓之; 波多野 淳治; 森田 隆寛; 能登 公輝; 図司 秀樹; 服部 一輝
    棘皮動物の筋肉はほとんどが平滑筋であり、その収縮は、他の動物の平滑筋のように、ミオシン軽鎖のCa2+依存的なリン酸化によって制御されると考えられてきた。本研究では、ウニの筋肉において、高等動物の横紋筋で知られるトロポニンによる制御機構も存在する可能性が示された。また、ウニのトロポニンの構造上の特徴から、脊椎動物のトロポニンとは異なる作動機構によって収縮が調節されると考えられた。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 24580293
  • 軟体動物の筋収縮調節と温度適応に関する研究
    科学研究費助成事業
    2008年 - 2011年
    田中 啓之; 尾島 孝男
    筋収縮を神経刺激に応じて制御するタンパク質であるトロポニン-トロポミオシンについて、軟体動物のものは古くから研究されてきた脊椎動物のものとは異なるメカニズムで作用することを明らかにした。また、このメカニズムが他の無脊椎動物にも存在する普遍的なものである可能性を示した。さらに、軟体動物が、特性の異なるトロポニンの様々な分子種を筋細胞内に作り出し、それが温度環境への適応や、種毎の生態の相違に関連している可能性も示した。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 20580217
  • アワビの海藻多糖代謝機構の解明
    科学研究費助成事業
    2007年 - 2010年
    尾島 孝男; 井上 晶; 田中 啓之; 澤辺 智雄
    アワビやアメフラシなどの食藻性腹足類は、アルギン酸やラミラナン、マンナン、キシラン、セルロースなどの海藻多糖を特異的に分解する酵素をもつ。これらの酵素によって分解された海藻多糖は、腹足類の解糖系やTCA回路により代謝される。本研究では、腹足類の海藻多糖代謝機構に関する理解を深めるために、消化液に含まれる一連の多糖代謝系酵素、特にアルギン酸、ラミナラン、マンナンの分解に関連する酵素の性状を解析した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 19380117
  • イガイ類の付着機構に関する生化学的研究
    科学研究費助成事業
    2003年 - 2005年
    田中 啓之
    イガイ類の付着は足から分泌されるタンパク質が硬化して形成される足糸によって行われる。この足糸タンパク質は、生合成から分泌に至るまでの間に細胞内で様々な翻訳後修飾を受けることが知られている。本研究では、翻訳後修飾に関わる酵素や分泌に関与するタンパク質を明らかにするため、足糸タンパク質と相互作用するタンパク質を、酵母Two-Hybrid systemを用いてスクリーニングすることにした。
    函館湾においてイガイ類を採取し、まず、既報のPCR法によって種の同定を行った。その結果、採取した10個体はいずれもムラサキイガイであることを確認した。次に、そのうち1個体の足よりmRNAを分離してcDNAの合成を行った後、PCRによって2種類の足糸タンパク質(MGFP1およびMGFP2)をコードするcDNAの増幅を行った。MGFP1-cDNAの増幅産物については、様々なサイズを示したが、5'端側から分析した部分塩基配列はいずれも相同で、既報の配列にほぼ一致した。一方、MGFP2-cDNAの増幅産物についても、様々なサイズのものが得られ、同様に5'端側の相同性は高かったが、3'端側の繰り返し領域は、繰り返し単位の欠損や重複により、少なくとも3つの配列パターンに分類されることがわかった。さらに、これらのアイソフォームは異なる複数の遺伝子にコードされていることが示唆された。これらの結果は、MGFP2の基本構造が種を超えて保存されているとする既報の知見とは異なっていた。また、配列も既報のものとはアミノ酸配列レベルで約85%の相同性を示すに留まり、異なっていることがわかった。さらに、MGFP1およびMGFP2をコードするこれらのcDNAをBaitベクターにサブクローニングする一方、cDNAライブラリーをPreyベクターに構築して酵母Two-Hybrid systemによるスクリーニングの準備をした。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 15780139
  • 水産無脊椎動物セルラーゼの一次構造と起源に関する研究
    科学研究費助成事業
    2003年 - 2005年
    尾島 孝男; 岸村 栄毅; 田中 啓之
    軟体動物や棘皮動物に属する複数種類の水産無脊椎動物の消化組織から得た粗酵素のセルラーゼ活性(CMCase活性)を測定し、どのような生物にセルラーゼが分布しているかを調べた。それによれば、アワビ、ウニ、ホタテガイなど、食藻性無脊椎動物の多くがセルラーゼ有するが、肉食性の無脊椎動物のヒトデやエゾボラには顕著なセルラーゼ活性は認められないことが明らかになった。そこで、セルラーゼ活性が検出されたアワビ、ウニ、ホタテガイの消化液からセルラーゼを単離すると共に、それらのcDNAおよび構造遺伝子をクローニングし、構造および機能上の特徴を究明した。一次構造解析によれば、上記3種のセルラーゼはいずれも従来知られていたシロアリやザリガニなどの節足動物の酵素と40-50%のアミノ酸同一率を示し、glycoside hydrolase amily9(GHF9)に属することが明らかになった。一次構造に基づく系統解析によれば、これら無脊椎動物セルラーゼの遺伝子は共通の祖先遺伝子から分化したものと判断された。また、アワビのセルラーゼにはN末端にCarbohydrate-binding module(CBM)を持つアイソザイムが見出された。このようなCBMをN末端にもつ動物のGHF9セルラーゼは、アワビで初めて見つかったものである。また、セロオリゴ糖の分解能を調べた結果、アワビのセルラーゼは3糖を2糖と単糖に分解可能であるが、ウニとホタテガイのセルラーゼは4糖以上でないと分解できないことが分かった。また、アワビのセルラーゼは4糖を2分子の2糖に分解するが、ウニとホタテガイのセルラーゼは4糖を2分子の2糖に分解するだけでなく、3糖と単糖にも分解した。このように、同じGHF9セルラーゼであっても、無脊椎動物の間では作用特性に違いがあることが明らかになった。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 15380138
  • 軟体動物アルギン酸リアーゼの起源と遺伝子構造に関する研究
    科学研究費助成事業
    2003年 - 2004年
    尾島 孝男; 岸村 栄毅; 田中 啓之
    本年度は、アワビ・エンド型アルギン酸リアーゼ(HdAly)の構造遺伝子を染色体DNAライブラリーからクローニングし、そのイントロンとエキソンの配置を解析した。構造遺伝子の塩基配列とcDNAの塩基配列とを比較した結果、HdAlyの構造遺伝子は2784bpから成り、2つのイントロンで分断された3つのエキソンから構成されることが明らかになった。イントロンの位置は5'-非翻訳領域内部および分泌シグナルと触媒部位の連結部位にそれぞれ存在していた。なお、HdAlyの触媒部位のコード領域は1つのエキソンから構成されていたが、これはHdAlyの構造遺伝子の起源が比較的新しいことを示すものと考えられる。一方、本年度はエゾアワビ消化液から新たにエキソ型のアルギン酸リアーゼHdAlexを単離した。HdAlexはSDS-PAGEで分子量約36,000の単一バンドを示し、poly(M)-blockを特異的に分解した。また、ポリマンヌロン酸分子の還元末端より2番目のグリコシド結合を切断することが明らかになった。次いでアワビ肝膵臓cDNAライブラリーからHdAlexのcDNAをクローン化し、その塩基配列を分析した。その結果、cDNAの翻訳領域822bpからHdAlex前駆体の273残基のアミノ酸配列が演繹された。さらに、HdAlexは翻訳後修飾により256アミノ酸残基から成る成熟体に変換されることが明らかになった。HdAlexのアミノ酸配列は、アワビのエンド型リアーゼHdAlyと67.2%、サザエのエンド型リアーゼと61.8%、およびクロレラウィルス・アルギン酸リアーゼ(CL2)と34.1%の相同性を示した。これらの結果より、エンド型とエキソ型のアルギン酸リアーゼ遺伝子が共通の祖先遺伝子から分化したことが強く示唆された。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, 15658061
  • 有用資源魚筋タンパク質のアミノ酸配列解析
    科学研究費助成事業
    1998年 - 2001年
    西田 清義; 田中 啓之; 尾島 孝男
    本研究ではシロサケ、ホッケ、スケトウダラ、サバの普通筋、血合筋、心筋よりcDNAファージ・ライブラリーを構築し、ミオシン重鎖およびアクチンのcDNAクローニング、PCR、サーマル・サイクル法による塩基配列解析、オンライン・データベースによる各種解析を行い、以下の成果を得た。
    1.シロサケ背筋に、2種類のミオシン重鎖cDNAクローンの存在が明らかになった。それらの塩基配列解析し、1種は10-12年度に、他の1種は11-13年度に、いずれも1937残基から成る全アミノ酸配列を決定した。両者は配列相同性が71%と低く、別遺伝子由来と判断された。2.シロサケ血合筋および心筋よりミオシン重鎖のそれぞれ246残基の部分アミノ酸配列を決定した。それらの配列およびデータベース検索の結果から、普通筋のクローンのうちの一つは、血合筋のクローンと同一であることが分かった(12-13年度)。3.ホッケ背筋より(1)普通筋タイプおよび(2)血合筋タイプのcDNAクローンを得たので、塩基配列を解析し、(1)については1931残基の全アミノ酸配列を決定し(平成12-13年度)、(2)については832残基の部分配列を決定した(同)。4.サバ背筋より普通筋タイプおよび血合筋タイプのcDNAクローン得たので、13年度にそれぞれについて245アミノ酸の部分配列を決定した。5.シロサケ背筋よりα-アクチンのcDNAクローンを得たので、その塩基配列を解析し、375残基の全アミノ酸配列を決定した(11年度)。6.スケトウダラおよびホッケの背筋より得たα-アクチンのcDNAクローンの塩基配列を解析し、375残基の全アミノ酸配列を決定した(同)。7.以上のミオシン重鎖およびアクチンの配列について、種々の観点より比較検討を行った。また、成果の一部について、2編を学術誌に投稿した。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 10306013
  • 軟体動物トロポニンIのN端伸長領域の存在意義の研究
    科学研究費助成事業
    1999年 - 2000年
    田中 啓之
    1.ホタテガイ類TnIの一次構造と機能の相関の検討
    アカザラガイTnIのcDNAを鋳型として種々の領域をPCR増幅し、それらを発現ベクターに組み込んで大腸菌によるTnI断片発現系を構築した。現在、N端伸長領域を含む断片の発現には至っておらず、脊椎動物TnIと相同性を示すC端側の領域に含まれる残基130-292、残基130-252および残基231-292の領域について発現を行った。さらにこれらの領域に相当するウサギTnIの領域についても同様にして発現系を構築した。これらの断片のTnCとの結合能を比較した結果、残基231-292について、ウサギTnIではCa依存的な強い結合が認められるのに対し、アカザラガイTnIでは全く結合しないなどの大きな相異が認められた。従って、アカザラガイTnIの収縮調節における作用機構は脊椎動物TnIのそれとは異なっていることが示唆された。
    2.N端伸長領域と相互作用する蛋白質の酵母Two-Hybrid systemによる検索
    アカザラガイTnIのN端伸長領域にあたる残基1-129、脊椎動物TnIと相同性を示す残基130-292およびTnC結合部位である残基130-183の領域をコードするDNAを調製し、それらをpHybLex/Zeoベクターに組み込んで酵母EGY48(pSH18-34)を形質転換した。さらにそれらをpYESTrp2ベクターに構築したアカザラガイ横紋筋cDNAライブラリーで形質転換し、Leu非要求性およびLacZの発現を指標として、上述の領域と相互作用する蛋白質を検索した。その結果、残基130-292に関してはTnCおよびTnTが、残基130-183に関してはTnCが相互作用蛋白質として検出されるなど予想通りの結果が得られる一方で、N端伸長領域である残基1-129に関しては相互作用蛋白質を検出するには至らなかった。
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 11760144
  • 加工原料魚ミオシンのアミノ酸配列分析
    科学研究費助成事業
    1995年 - 1997年
    西田 清義; 田中 啓之; 尾島 孝男
    昨年までにcDNAクローニングによりスケトウダラ・ミオシンのHMM部分のアミノ酸配列(1-1287残基)を決定した。今年度はその演繹配列とミオシンの配列との相同性及び修飾アミノ酸の種類と存在位置について検討した。まず、すり身から調製した筋原繊維をキモトリプシンで消化してHMMを調製した後、尿素-アセトン処理で重鎖を分離した。これを化学的または酵素的に断片化し、BrCN断片6個、リジルエンドペプチダーゼ断片37個、アルギニルエンドペプチダーゼ断片14個、α-キモトリプシン断片6個、トリプシン断片5個を得た。それらの分析により725残基のアミノ酸配列を解明した後、cDNAから演繹した配列と比較した結果、355残基はS1領域(同領域の約43%)に、370残基はS2領域(同領域の約83%)に属していることが判明した。S1領域のペプチド断片が得にくい理由は不明であるが、消化や凝集しやすいためと考えられた。また、cDNAクローンから演繹した配列と発現ミオシンタンパク質の配列を比較した。さらに、ニワトリ骨格筋ミオシンで知られている35残基目のモノメチルリジン(Mml-35)の部位はスケトウダラミオシンでは非修飾リジンであり、その周辺のアミノ酸配列は各種骨格筋ミオシンと52〜57%の相同性を示した。また、550残基目にはトリメチルリジン(Tml-550)が存在し、その周辺の配列は他種ミオシンの配列と相同性が高かった(71-81%)。さらに、S2領域にある834Val-Tyr-Tyr-Lys-Ile-Lys839はβ-シート構造と予測され、コイやウサギの骨格筋ミオシンで予測されているα-ヘリックスとは異なっていた。ミオシン・タンパク質にはcDNAクローンとは配列が異なる2種のアイソフォームの存在が推定された。(なお、昨年度までに別途にLMM(1288-1937)の全アミノ酸配列も決定している。)
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 07456093
  • ホタテガイ類トロポニンの一次構造決定と一次構造・機能相関の研究
    科学研究費助成事業
    1996年 - 1996年
    田中 啓之
    アカザラガイ横紋閉殻筋トロポニンの一次構造を決定することができた。このトロポニンIはアミノ酸292個からなり、端はアセチル化によってブロックされていた。分子量は34,678と計算され、従来SDS電気泳動法で見積もられてきた52,000に比べ小さいことがわかったが、これはこのトロポニンIがGluに非常に富んだ領域を持ち、電気泳動において異常な移動度を示すためであると推測された。アカザラガイトロポニンIの一次構造を既に一次構造が報告されている他種のトロポニンIのそれと比較すると、C端側の領域(残基134-292)が脊椎動物トロポニンIに対し26-30%、また節足動物トロポニンIに対し39%の相同性を示すことがわかった。特にこのC端側領域の中でも脊椎動物トロポニンIにおいてアクチンやトロポニンCとの結合部位と考えられている部位については他種トロポニンIとの相同性が高かった。一方、N端部分は脊椎動物骨格筋トロポニンIに比べて約130残基、また節足動物トロポニンIに比べて約50から110残基も突出しており、この突出したN端領域(残基1-133)はGluとArgに富んだ特異な配列からなっていた。また、配列データベースの検索により、このN端領域の中でも残基76-115の領域がトロポニンTやカルデスモンのトロポミオシン結合部位と相同性を示すことが検出され、トロポミオシンとの相互作用の機能を担っている可能性が示唆された。そこで、アカザラガイトロポニンIをCNBr消化しN端断片(残基1-129)とC端断片(残基158-292)を調製し、これらのトロポミオシン・アクチン複合体ととの結合性を超遠心共沈法によって検討したが、C端断片がトロポミオシン・アクチン複合体と結合する一方で、N端断片は結合せず、N端領域にトロポミオシンとの相互作用機能が存在することを証明するには至らなかった。
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 08760194
  • 水産生物タンパク質の構造、機能および発現の解析
    競争的資金
  • Structural, functional, and expressional analysis of protein in marine organisms
    競争的資金