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重冨　顕吾 (シゲトミ　ケンゴ)

農学研究院　基盤研究部門　森林科学分野講師

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士（農学）, 北海道大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
研究者番号
  • 20547202
ORCID IDJ-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 木質抽出成分
  • ヘミセルロース
  • セルロース
  • リグニン
  • リグニン生合成
  • 生分解
  • 有機合成
研究分野
  • ナノテク・材料, 構造有機化学、物理有機化学
  • ライフサイエンス, 生物有機化学
  • ライフサイエンス, 木質科学
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2016年10月 - 現在
    北海道大学大学院農学研究院, 基盤研究部門森林科学分野, 講師
  • 2011年10月 - 2016年09月
    北海道大学 (連合)農学研究科(研究院), 助教
  • 2009年04月 - 2011年09月
    北海道大学農学院, 学術研究員

研究活動情報

■ 受賞
  • 2021年12月, 日本農芸化学会北海道支部, 日本農芸化学会支部奨励賞
    構造活性相関による天然有機化合物の機能解明
  • 2009年, 日本農芸化学会北海道支部, 学生奨励賞
    重冨顕吾
  • 2005年03月, 日本農芸化学会, Frontiersシンポジウム, Frontiersシンポジウム 西沢賞
    重冨顕吾
  • 2004年11月, 日本木材学会北海道支部, 北の木材科学賞
    重冨顕吾
■ 論文
  • Comprehensive 31P NMR Analysis of Technical Lignins Enabled by an AmimCl-Based Solvent System
    Himani Negi; Yuki Tokunaga; Kengo Shigetomi; Shiori Suzuki
    ANALYTICAL CHEMISTRY, 2026年04月24日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Immunolocalization of the β– O –4 linked structure of lignin in wood and bamboo cell walls using a novel monoclonal antibody
    Arata Yoshinaga; Munehisa Wada; Shingo Kiyoto; Shinichiro Hoshikawa; Yuta Nakamura; Noriaki Munekata; Taku Tsuyama; Rui Katahira; Yoshitaka Hirano; Hiroshi Kamitakahara; Toshiyuki Takano; Fumiaki Nakatsubo; Takao Kishimoto; Kengo Shigetomi; Yasumitsu Uraki; Keiji Takabe
    Holzforschung, Walter de Gruyter GmbH, 2026年03月09日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）, Abstract

    A mouse monoclonal antibody was generated against a β– O –4 oligomer- p -aminohippuric acid-( p AHA)-bovine serum albumin (BSA) conjugate. Competitive ELISA showed that the antibody reacted specifically with β– O –4 oligomer conjugate and did not react with other dimeric model compound conjugates containing the β–5, β–β, or 5–5 linkages. This antibody reacted with both the β– O –4 linked guaiacyl and syringyl structures. In Chamaecyparis obtusa , labeling was strong in the secondary walls (SW), and weak in the compound middle lamella (CML). In Betula grossa , labeling was strong in the outer SW of wood fibers and uniform in the SW of vessel elements and the inner part of the SW of wood fibers. In contrast, labeling was strong in wood fibers rich in syringyl lignin in Quercus crispula and weak in CML, including cell corners, the SW of vessel elements, and vasicentric tracheids rich in guaiacyl lignin. In Phyllostachys edulis , labeling was uniform in developing fiber SW and stronger in inner part in developed fiber SW. The localization patterns were like those of feruloyl arabinoxylan epitopes. This novel antibody will be an effective tool to immunolocalize the β– O –4 linked structure of lignin in plant cell walls.
  • Solubility and structures of β-O-4 type lignin model compounds with different molar masses in aqueous 1,4-dioxane
    Kengo Shigetomi; Tatsuki Onoda; Junko Miyazaki; Shiori Suzuki; Yasumitsu Uraki
    HOLZFORSCHUNG, 80, 2, 89, 98, 2026年02月24日, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Reaction efficiency of derivatization followed by reductive cleavage (DFRC) for oligomeric and polymeric lignin models linked by only β-O-4' bonds
    Keiichiro Takeuchi; Tatsuki Onoda; Kengo Shigetomi; Yasumitsu Uraki
    JOURNAL OF WOOD CHEMISTRY AND TECHNOLOGY, 46, 1, 33, 40, 2026年01月02日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Role of O-acetyl galactoglucomannan in softwood lignification
    Shoichi Sato; Rikuto Watanabe; Kengo Shigetomi; Yutaka Tamai; Yuji Tsutsumi; Yasumitsu Uraki
    Carbohydrate Polymers, 369, 124303, 124303, Elsevier BV, 2025年12月
    研究論文（学術雑誌）
  • Effects of artificial cell walls on syringyl-lignin growth reaction using recombinant cationic cell wall peroxidase
    Naofumi Matsuhisa; Go Tamura; Natsumi Kawaguchi; Koki Fujita; Kengo Shigetomi; Yuji Tsutsumi
    Journal of Wood Science, 71, 1, Springer Science and Business Media LLC, 2025年08月27日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）, Abstract

    Artificial lignin called dehydrogenative polymers (DHPs) has been used to develop models for investigating lignin characteristics and structures. However, these models are inadequate because they have lower molecular weight and less content of β-O-4 than natural lignin. The conditions required for dehydrogenative polymerization, particularly the reaction within the polysaccharide matrix, are believed to be critical for facilitating lignin polymer growth reaction. This study investigated the effects of the polysaccharide matrix on syringyl-DHPs properties following dehydrogenative polymerization reaction on artificial cell walls. Specifically, artificial cell walls were prepared by esterifying ferulic acid to xyloglucan, which was then adsorbed on nematic ordered cellulose film. Sinapyl alcohol or coniferyl alcohol was polymerized on the film using recombinant cationic cell wall peroxidase. Syringyl-DHP and guaiacyl-DHP were prepared in the buffer and served as comparative subjects. DHPs formed on artificial cell walls had lower molecular weights and less content of β-O-4 than DHPs prepared in the buffer. These results suggest that binding DHPs to a polysaccharide matrix may limit their mobility and inhibit their growth reaction.
  • 5,5’-type coniferyl alcohol dimer as a potential lignin precursor: an investigation of reactivity in dehydrogenative polymerization
    Kengo Shigetomi; Yasumitsu Uraki
    Journal of Wood Science, 71, 1, Springer Science and Business Media LLC, 2025年07月07日, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Abstract

    The 5–5’-type substructure in lignin is an important structure in that it can contribute to molecular branching as well as being condensed structure. To validate the involvement of the 5–5’-type dimer in lignin formation, 5,5’-dehydrodiconiferyl alcohol (bisCA) was synthesized, and its dehydrogenative polymerization was performed in mixed systems with coniferyl alcohol or deuterated ferulic acid (FA-d 5) using horseradish peroxidase–H2O2. Interestingly, bisCA formed not only copolymers with coniferyl alcohol but also dehydrogenative polymers independently. The resulting products exhibited interunit linkages characteristic of lignin, such as β-β’ or dibenzodioxocin-type linkages. The dehydrogenative polymerization conducted with FA-d 5 demonstrated chain growth from both side chains, which is essential for the formation of the internal 5–5’ substructure. These findings suggest that this dimeric substance is capable of contributing to the lignin formation in terms of reactivity.
  • Constitutive chemical defense mechanism of inner bark of Sorbus commixta against Trametes versicolor.
    Masato Koyama; Kengo Shigetomi; Yutaka Tamai; Keita Arakawa; Yuzou Sano
    Tree physiology, 45, 2, 2025年02月03日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Tree bark is a crucial tissue that defends tree stems from invasions by microorganisms. However, our understanding of the constitutive chemical defense mechanisms of the tree barks remains limited. Our group recently discovered that the inner bark of Sorbus commixta Hedl. exhibited potent inhibitory effects on the growth of the white-rot fungus, Trametes versicolor (Linnaeus) Lloyd. It was hypothesized that this growth suppression was due to hydrogen cyanide (HCN) originating from cyanogenic glycosides such as amygdalin and prunasin, which are secondary metabolites in the inner bark of S. commixta. To test this hypothesis, we first quantified the amygdalin content in the inner bark of S. commixta and evaluated the antifungal activity (AFA) of HCN against T. versicolor by placing paper discs on potato dextrose agar with T. versicolor. Subsequently, we identified HCN in the inner bark of S. commixta using a picric acid paper. In the AFA tests, the amygdalin + β-glucosidase solution, the potassium cyanide (KCN) + benzaldehyde solution and the KCN solution exhibited elevated AFA against T. versicolor. Conversely, the amygdalin solution, the β-glucosidase solution and the benzaldehyde solution did not exhibit significant AFA. These findings demonstrate that HCN acts as an antifungal agent against T. versicolor. Furthermore, HCN was detected in the freeze-dried inner bark pieces and the trunks of living S. commixta. This suggests that the disruption of the cells in the inner bark of S. commixta caused the cyanogenic glycosides and β-glucosidase to interact, which resulted in the hydrolysis of cyanogenic glycosides and generation of HCN. From the perspective of constitutive chemical defense mechanisms, HCN plays a crucial role in the high AFA of the inner bark of S. commixta against T. versicolor, creating an unfavorable environment for the growth of white-rot fungus after injury breaches the periderm.
  • UV irradiation during fluorescence measurements affects the structures and fluorescence properties of isolated lignins in solution
    Keiichiro Takeuchi; Shiori Suzuki; Kengo Shigetomi; Yasumitsu Uraki
    Journal of Wood Chemistry and Technology, 1, 11, Informa UK Limited, 2024年09月12日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • A quartz crystal microbalance with dissipation monitoring of dehydrogenative copolymerization of coniferyl alcohol and sinapyl alcohol
    Shoichi Sato; Shiori Suzuki; Kengo Shigetomi; Yasumitsu Uraki
    Journal of Wood Chemistry and Technology, 44, 3, 192, 199, Informa UK Limited, 2024年04月18日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Evaluation of antifungal activities of woody plant barks using an incubation system with Trametes versicolor
    Masato Koyama; Yutaka Tamai; Kengo Shigetomi; Yuzou Sano
    Trees, 38, 1, 37, 47, Springer Science and Business Media LLC, 2023年11月06日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Swelling of lignin-based gel in salt-containing organic solvents and its application as gel electrolyte
    Fumiya Honda; Shogo Taira; Shiori Suzuki; Kazuhiro Shikinaka; Kengo Shigetomi; Yasumitsu Uraki
    Holzforschung, Walter de Gruyter GmbH, 2023年08月31日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Abstract

    A lignin-based gel prepared by the chemical crosslinking of hardwood acetic acid lignin (AL) with poly(ethylene glycol) diglycidyl ether has been reported to shrink in water and organic solvents but swell specifically in aqueous binary solutions. In this study, the AL-based gel was also found to swell in lithium-salt-containing organic solvents, namely, liquid electrolytes. The uptake of salt solutions reached five times the dry weight of the gel. The ionic conductivity of the gel swollen with 1 M LiBF4 in propylene carbonate or a mixed solution (1:1, v/v) of ethylene carbonate and dimethyl carbonate exceeded 1 mS cm−1 at room temperature (25 °C), suggesting that this gel can be applied as a gel electrolyte for lithium-ion batteries (LIBs). A prototype LIB was assembled with the AL-based gel electrolyte and LiCoO2/graphite-based electrodes and exhibited low bulk and charge transfer resistances of 4.1 and 9.7 Ω, respectively. Moreover, its initial specific capacity reached 104 mAh g−1 at a current density of 28 mA g−1, which is comparable to that of a reference LIB assembled using a commercial polyethylene separator. These results indicate the significant potential of this lignin-based gel for application in energy storage devices.
  • Pseudomonas bohemica strain ins3 eliminates antibacterial hinokitiol from its culture broth.
    Ken Machino; Yoshimichi Sakakibara; Kota Osada; Takahiro Ochiai; Yasumitsu Uraki; Kengo Shigetomi
    Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 87, 2, 236, 239, 2023年01月24日, ［査読有り］, ［最終著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, A bacterial strain, Pseudomonas bohemica strain ins3 was newly isolated as a resistant strain against high concentrations of hinokitiol. This strain was revealed not only to show resistance but also completely remove this compound from its culture broth. In addition, its mechanism was revealed to be independent of conventional aromatic dioxygenases, ie catechol-1,2- or 2,3-dioxygenases.
  • Assembly of electric double-layer capacitors with hardwood kraft lignin-based electrodes and separator together with ionic liquid electrolyte
    Nutthira Pakkang; Shiori Suzuki; Kengo Shigetomi; Yasumitsu Uraki
    HOLZFORSCHUNG, 2022年12月
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Synthesis of highly deuterated coniferyl alcohol for silencing of NMR signals in the resulting dehydrogenative polymer
    Kengo Shigetomi; Mana Tokizawa; Yasumitsu Uraki
    Journal of Wood Science, 68, 1, Springer Science and Business Media LLC, 2022年12月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Abstract

    To establish a facile methodology for the elucidation of the lignin chain-growth mechanism, the preparation of monolignol that does not show NMR signals in the dehydrogenative polymer (DHP) was attempted. As a monolignol of which aliphatic moieties were deuterated, coniferyl alcohol-d7 was successfully synthesized from protocatechualdehyde and malonic acid via the modified Knoevenagel–Doebner reaction and the Luche reduction. The process achieved high to excellent deuteration efficiencies at the aimed positions (i.e., methoxy: > 99%D, α: > 99%D, β: 92%D, and γ: 98%D). DHP was prepared solely from coniferyl alcohol-d7, and its NMR spectra were compared with those from coniferyl alcohol. The results indicated that: (1) the deuterium atoms at methoxy group, α- and β-positions were highly retained even in the DHP, and their signals were effectively suppressed; (2) a part of the deuterium at γ-position was replaced with H through the reaction; (3) meanwhile, the formation of γ-CH2 was negligible. This study demonstrated that coniferyl alcohol-d7 could “silence” the majority of the signals even when converted to DHP. Highly deuterated monolignols can be a unique molecular tool that can differentiate the signals of interest from those derived from monolignols.
  • Effects of hemicelluloses on dehydrogenative polymerization of monolignols with cationic cell wall-bound peroxidase
    Yan Lyu; Shiori Suzuki; Hiroki Nagano; Kengo Shigetomi; Yutaka Tamai; Yuji Tsutsumi; Yasumitsu Uraki
    Carbohydrate Polymers, 301, 120305, 120305, Elsevier {BV}, 2022年11月07日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Stretched lignin/polyacrylonitrile blended carbon nanofiber as high conductive electrode in electric double layer capacitor
    Manish Kumar; Shogo Taira; Nutthira Pakkang; Kengo Shigetomi; Yasumitsu Uraki
    Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 13, 2, 2022年06月, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • A NEW TEMPLATE OF MITSUNOBU ACYLATE CLEAVABLE IN NON-ALKALINE CONDITIONS
    Yoshimichi Sakakibara; Yusuke Sai; Yasumitsu Uraki; Makoto Ubukata; Kengo Shigetomi
    Heterocycles, 104, 1, 140, 158, 2021年10月, ［査読有り］, ［責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Influences of polysaccharides in wood cell walls on lignification in vitro
    Yan Lyu; Tatsuya Matsumoto; Shogo Taira; Kazumasa Ijiri; Arata Yoshinaga; Kengo Shigetomi; Yasumitsu Uraki
    Cellulose, 28, 15, 9907, 9917, 2021年10月, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Characterization of a lignin-based gel responsive to aqueous binary solvents and pH
    Shogo Taira; Yuriko Usukura; Mitsukuni Nishida; Kengo Shigetomi; Yasumitsu Uraki
    Holzforschung, 75, 8, 765, 772, 2021年08月01日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Artifactual lipid coatings on intervessel pit membranes in dried xylem tissues of some angiosperms
    Shohei Yamagishi; Kengo Shigetomi; Syunya Fujiyasu; Dan Aoki; Tetsuro Uno; Kazuhiko Fukushima; Yuzou Sano
    IAWA Journal, 42, 4, 365, 383, Walter de Gruyter GmbH, 2021年05月07日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）, Abstract

    Intervessel pit membranes are recognized as key structures for influencing water flow/embolism resistance. The mechanisms remain largely unclear owing to difficulties in examining them intact in nature. This study investigates ethanol-extractable pit membrane incrustations (PMIs), which were previously reported in certain angiosperms and may affect their water conduction. The presence of PMIs was determined for 40 angiosperms by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Candidate components of PMIs were determined by chemical analyses of wood extracts, and their distributions in the xylem were examined by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS). Cryo-TOF-SIMS and cryo-FE-SEM were also performed to clarify the native distribution of PMIs. PMIs were observed in 11 species. Some of them were categorized as fat trees, which are known to store abundant lipids. Tilia japonica sapwood displaying PMIs contained large amounts of lipids, which were distributed in the dried xylem tissue, consistent with the distribution of the PMIs. In the frozen samples of T. japonica, however, the distributions were restricted to the parenchyma. In conclusion, PMIs consist of an artifactual coating of lipids originated from the parenchyma in dried samples at room temperature. Researchers performing surface analyses of plant cell walls should take strong precautions against such self-coating by these intrinsic chemicals.
  • Direct deuteration of hinokitiol and its mechanistic study.
    Yoshimichi Sakakibara; Kota Osada; Yasumitsu Uraki; Makoto Ubukata; Kengo Shigetomi
    Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 85, 2, 215, 222, 2021年02月18日, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Hinokitiol has a broad antibacterial activity against bacteria and fungi. While its biosynthetic pathway has been intensively studied, its dynamics in natural environments, such as biodegradation pathway, remain unclear. In this study, the authors report a direct deuterium labeling of hinokitiol as a traceable molecular probe to serve those studies. Hinokitiol was subjected to the H2-Pd/C-D2O conditions and deuterated hinokitiol was obtained with excellent deuteration efficiencies and in moderate yield. The 1H and 2H NMR spectra indicated that all ring- and aliphatic hydrogens except that on C-6 were substituted by deuterium. According to the substrate scope and computational chemistry, deuteration on tropolone ring was suggested to proceed via D+-mediated process, and which was supported by the results of the experiment with trifluoroacetic acid and Pd(TPP)4. On the other hand, the deuteration on aliphatic group was predicted to be catalyzed by Pd(II) species.
  • カツラ樹皮由来の氷核活性物質に関する研究
    古賀 泰雅; 鉄穴口 晃; 鈴木 伸吾; 重冨 顕吾; 荒川 圭太
    低温生物工学会誌, 67, 2, 141, 145, 低温生物工学会, 2021年, ［査読有り］
    日本語
  • Preparation of kraft lignin-based activated carbon fiber electrodes for electric double layer capacitors using an ionic liquid electrolyte
    Nutthira Pakkang; Manish Kumar; Shogo Taira; Keiichi Koda; Kengo Shigetomi; Yasumitsu Uraki
    Holzforschung, 74, 6, 577, 588, Walter de Gruyter GmbH, 2020年06月25日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Abstract

    This article demonstrates the development of activated carbon fiber electrodes produced from hardwood kraft lignin (HKL) to fabricate electric double layer capacitors (EDLCs) with high energy and power densities using an ionic liquid (IL) electrolyte. A mixture solution of HKL, polyethylene glycol as a sacrificial polymer, and hexamethylenetetramine as a crosslinker in dimethylformamide/acetic acid (6/4) was electrospun, and the obtained fibers were easily thermostabilized, followed by carbonization and steam activation to yield activated carbon fibers (ACFs). The electrochemical performance of EDLCs assembled with the ACFs, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (EMIBF4) as an IL electrolyte and a cellulosic separator was insufficient due to the low conductivity of the electrode. The conductivity of the electrode was improved successfully by spraying conductive carbon black (CB) onto the fibers mat during electrospinning. The CB containing electrodes with improved conductivity gave the resulting EDLCs a higher electrochemical performance, with an energy density of 91.5 Wh kg−1 and a power density of 76.2 kW kg−1.
  • A branched structure provides kraft lignins a denser morphology and a high molar mass for a given hydrodynamic radius
    Linping Wang; Kengo Shigetomi; Keiichi Koda; Aori Gele; Yasumitsu Uraki
    HOLZFORSCHUNG, 74, 6, 551, 558, 2020年06月, ［査読有り］, ［責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Comparison of Dehydrogenation Polymers by Commercial Enzymes, Laccase from Rhus vernicifera and Horseradish Peroxidase
    Tatsuya Matsumoto; Keiichi Koda; Kengo Shigetomi; Manish Kumar; Yasumitsu Uraki
    Lignin, 1, 20, 28, 2020年04月, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Isolation, structure determination and structure–activity relationship of anti-toxoplasma triterpenoids from Quercus crispula Blume outer bark
    Marina Endo; Kengo Shigetomi; Shinya Mitsuhashi; Makoto Igarashi; Makoto Ubukata
    Journal of Wood Science, 65, 1, 2019年12月, ［査読有り］, ［責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Novel adenosine-derived inhibitors of Cryptosporidium parvum inosine 5'-monophosphate dehydrogenase.
    Kengo Shigetomi; Albertus Eka Yudistira Sarwono; Satoshi Ichikawa; Makoto Ubukata
    The Journal of antibiotics, 72, 12, 934, 942, 2019年12月, ［査読有り］, ［国内誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, We have found cyclophane-type adenosine derivatives having p-quinone amide moieties (1 and 2) as weak inhibitors of Cryptosporidium parvum inosine 5'-monophosphate dehydrogenase (CpIMPDH) from the Hokkaido University Chemical Library via the luciferase-based high-throughput screening. To obtain more potent inhibitors, we synthesized four new derivatives free from cyclophane rings (3-6). The N-H derivatives 3 and 5 showed more potent activities (24.4 and 11.1 μM, respectively) in the presence of dithiothreitol (DTT), whereas the N-methyl derivative 4 indicated more potent activity (2.1 μM) without DTT. Conformational analysis of compounds 3 and 4 suggested that N-H amide 3 binds to IMP-binding site in the DTT mediated manner.
  • Repurposing existing drugs: identification of irreversible IMPDH inhibitors by high-throughput screening.
    Albertus Eka Yudistira Sarwono; Shinya Mitsuhashi; Mohammad Hazzaz Bin Kabir; Kengo Shigetomi; Tadashi Okada; Fumina Ohsaka; Satoko Otsuguro; Katsumi Maenaka; Makoto Igarashi; Kentaro Kato; Makoto Ubukata
    Journal of enzyme inhibition and medicinal chemistry, 34, 1, 171, 178, 2019年12月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Inosine 5'-monophosphate dehydrogenase (IMPDH) is an essential enzyme for the production of guanine nucleotides. Disruption of IMPDH activity has been explored as a therapeutic strategy for numerous purposes, such as for anticancer, immunosuppression, antiviral, and antimicrobial therapy. In the present study, we established a luciferase-based high-throughput screening system to identify IMPDH inhibitors from our chemical library of known bioactive small molecules. The screening of 1400 compounds resulted in the discovery of three irreversible inhibitors: disulfiram, bronopol, and ebselen. Each compound has a distinct chemical moiety that differs from other reported IMPDH inhibitors. Further evaluation revealed that these compounds are potent inhibitors of IMPDHs with kon values of 0.7 × 104 to 9.3 × 104 M-1·s-1. Both disulfiram and bronopol exerted similar degree of inhibition to protozoan and mammalian IMPDHs. Ebselen showed an intriguing difference in mode of inhibition for different IMPDHs, with reversible and irreversible inhibition to each Cryptosporidium parvum IMPDH and human IMPDH type II, respectively. In the preliminary efficacy experiment against cryptosporidiosis in severe combined immunodeficiency (SCID) mouse, a decrease in the number of oocyst shed was observed upon the oral administration of disulfiram and bronopol, providing an early clinical proof-of-concept for further utilization of these compounds as IMPDH inhibitors.
  • Novel autophagy modulators: Design and synthesis of (+)-epogymnolactam analogues and structure-activity relationship.
    Kazuki Ueda; Yuji Okado; Kengo Shigetomi; Makoto Ubukata
    Bioorganic & medicinal chemistry, 26, 18, 5159, 5168, 2018年10月01日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, (+)-Epogymnolactam (1) was discovered as a novel autophagy inducer from a culture of Gymnopus sp. in our laboratory. To determine structure-activity relationships among (+)-epogymnolactam analogues comparing with cerulenin (2), we synthesized 5 analogues including (-)-epogymnolactam (3) having each different functional group, and 3 analogues with different side-chain lengths. Five analogues, 3, 4, 5, 6, and 7 did not significantly increase the ratio of LC3-II to LC3-I as an autophagy marker in NIH3T3 cells. These results suggest that presence and stereochemistry of (2R,3S)-epoxy group and cyclic syn-form (1b) of 1 are important for the activity as autophagy inducer. Hexyl analogue (8) as well as 1 having butyl side-chain dose-dependently increased the ratio of LC3-II to LC3-I, whereas octyl analogue (9) and 2 rather decreased the ratio. Decyl analogue (10) did not give a change in the ratio. Although 8 seemed to be an excellent autophagy inducer, it dose-dependently increased SQSTM1 (p62) as in the case of 2, whereas 1 showed a slight dose-dependent decrease of p62 as an index of autophagic protein degradation. These observations suggest that 8 is an autophagy modulator with different molecular target from 1 or 2.
  • Inhibitory activities of tree bark extracts against AGEs formation and their correlation with phenolic components
    Kengo Shigetomi; Naoki Okada; Takashi Kumaki; Shinya Mitsuhashi; Makoto Ubukata
    Wood Science and Technology, 52, 3, 873, 886, 2018年05月01日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Identification and characterization of guanosine 5'-monophosphate reductase of Trypanosoma congolense as a drug target.
    Albertus Eka Yudistira Sarwono; Keisuke Suganuma; Shinya Mitsuhashi; Tadashi Okada; Simon Peter Musinguzi; Kengo Shigetomi; Noboru Inoue; Makoto Ubukata
    Parasitology international, 66, 5, 537, 544, 2017年10月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Quercetin inhibits advanced glycation end product formation via chelating metal ions, trapping methylglyoxal, and trapping reactive oxygen species
    Mohammad Nazrul Islam Bhuiyan; Shinya Mitsuhashi; Kengo Shigetomi; Makoto Ubukata
    BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY, 81, 5, 882, 890, 2017年05月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • GROWTH MECHANISM OF UNCULTURED ACTINOBACTERIAL STRAIN LEUCOBACTER sp ASN212 BY ZINC COPROPORPHYRIN
    Ryogo Takai; Kengo Shigetomi; Yoichi Kamagata; Makoto Ubukata
    HETEROCYCLES, 95, 1, 145, 151, 2017年01月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Zincmethylphyrins and coproporphyrins, novel growth factors released by Sphingopyxis sp., enable laboratory cultivation of previously uncultured Leucobacter sp. through interspecies mutualism.
    Mohammad Nazrul Islam Bhuiyan; Ryogo Takai; Shinya Mitsuhashi; Kengo Shigetomi; Yasuhiro Tanaka; Yoichi Kamagata; Makoto Ubukata
    The Journal of antibiotics, 69, 2, 97, 103, 2016年02月, ［査読有り］, ［国内誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • First total synthesis of (+)-epogymnolactam, a novel autophagy inducer.
    Yuji Okado; Kengo Shigetomi; Shinya Mitsuhashi; Makoto Ubukata
    The Journal of antibiotics, 68, 12, 721, 4, 2015年12月, ［査読有り］, ［国内誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • (+)-Epogymnolactam, a novel autophagy inducer from mycelial culture of Gymnopus sp.
    Shinya Mitsuhashi; Chihaya Shindo; Kengo Shigetomi; Toshizumi Miyamoto; Makoto Ubukata
    Phytochemistry, 114, 163, 7, 2015年06月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Discovery of N-(2,3,5-triazoyl)mycophenolic amide and mycophenolic epoxyketone as novel inhibitors of human IMPDH.
    Kazuhiro Sunohara; Shinya Mitsuhashi; Kengo Shigetomi; Makoto Ubukata
    Bioorganic & medicinal chemistry letters, 23, 18, 5140, 4, 2013年09月15日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • MurA as a primary target of tulipalin B and 6-tuliposide B.
    Kengo Shigetomi; Sanne Harder Olesen; Yan Yang; Shinya Mitsuhashi; Ernst Schönbrunn; Makoto Ubukata
    Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 77, 12, 2517, 9, 2013年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Maillard reaction inhibitors produced by Paecilomyces sp.
    Daxin Li; Kengo Shigetomi; Shinya Mitsuhashi; Makoto Ubukata
    Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 77, 12, 2499, 501, 2013年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Cleavage of α-dicarbonyl compounds by terpene hydroperoxide.
    Nagamatsu R; Mitsuhashi S; Shigetomi K; Ubukata M
    Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 76, 10, 1904, 8, 2012年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Absolute configurations of (-)-hirsutanol A and (-)-hirsutanol C produced by Gloeostereum incarnatum.
    Ryo Asai; Shinya Mitsuhashi; Kengo Shigetomi; Toshizumi Miyamoto; Makoto Ubukata
    The Journal of antibiotics, 64, 10, 693, 696, 2011年10月, ［査読有り］, ［国内誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Asymmetric total synthesis of 6-Tuliposide B and its biological activities against tulip pathogenic fungi.
    Kengo Shigetomi; Shoko Omoto; Yasuo Kato; Makoto Ubukata
    Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 75, 4, 718, 22, 2011年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • The antibacterial properties of 6-tuliposide B. Synthesis of 6-tuliposide B analogues and structure-activity relationship.
    Kengo Shigetomi; Kazuaki Shoji; Shinya Mitsuhashi; Makoto Ubukata
    Phytochemistry, 71, 2-3, 312, 24, 2010年02月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Purification and characterization of a tuliposide-converting enzyme from bulbs of Tulipa gesneriana.
    Yasuo Kato; Kazuaki Shoji; Makoto Ubukata; Kengo Shigetomi; Yukio Sato; Noriyuki Nakajima; Shinjiro Ogita
    Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 73, 8, 1895, 7, 2009年08月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • First total synthesis of 6-tuliposide B
    Kengo Shigetomi; Takao Kishimoto; Kazuaki Shoji; Makoto Ubukata
    TETRAHEDRON-ASYMMETRY, 19, 12, 1444, 1449, 2008年06月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Synthesis of tulipalin B and 1-O-methyl-6-tuliposide B
    Kengo Shigetomi; Takao Kishimoto; Kazuaki Shoji; Makoto Ubukata
    HETEROCYCLES, 69, 1, 63, +, 2006年12月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
■ その他活動・業績
■ 主な担当授業
  • 森林資源科学特論, 2024年, 修士課程, 農学院
  • 森林資源科学特論演習, 2024年, 修士課程, 農学院
  • 環境化学, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 林産学実習, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 一般教育演習(ﾌﾚｯｼｭﾏﾝｾﾐﾅｰ), 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 英語演習, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 化学Ⅱ, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 有機化学Ⅰ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 木材化学, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 木材化学実験, 2024年, 学士課程, 農学部
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 細胞壁成分分布の網羅的解析から迫る木質化細胞壁の形成機構
    科学研究費助成事業
    2025年04月01日 - 2029年03月31日
    吉永 新; 秋山 拓也; 岸本 崇生; 重冨 顕吾; 飛松 裕基; 上高原 浩; 粟野 達也
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 25K02073
  • 単分散性リグニンモデル高分子を基盤としたリグニン分子成長反応機構の解明
    科学研究費助成事業
    2023年04月01日 - 2026年03月31日
    重冨 顕吾
    本年度はリグニン成長機構の解明のため、単分散のβ-O-4型モデルポリマー前駆体の大量調製と分画を行った。有機合成したモノマーを重合条件に供したところ、数平均分子量1.6 x10^3、重量平均分子量＝5.1 x10^3、PDI (分散度) 3.2程度の混合物を得た。フラクションコレクターとサイズ排除クロマトグラフを用いて分画を行ったところ、分子量の異なる画分を大量に取得することに成功した。それぞれの画分の重合度はおよそ2-32であり、PDIは1.1-1.4であった。また、リグニンの5-5'型結合の形成過程を解明することを目的に、標品となるコニフェリルアルコール5-5'型２量体の合成を行った。確立した合成法はジバニリンを出発物質としたもので、10グラムスケールへのアップスケールも可能であった。調製した２量体は西洋ワサビペルオキシダーゼ（HRP）を用いた脱水素重合においてコニフェリルアルコールと同程度の反応効率で重合し、生成する脱水素重合物の結合組成に大きく影響を与えることが明らかとなった。さらに、フェルラ酸重水素化物を用いた反応によって、5-5'型２量体の２箇所のβ位はともに結合形成に寄与することが確認された。これは5-5'型２量体がリグニン中の分岐に寄与する可能性を示すものである。さらに、この２量体を出発物質としてジベンゾジオキソシン型３量体の合成も達成した。この３量体は今後さらに分子成長機構の解明を行う上で重要な基質となる。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 23K05327
  • 人工多糖類マトリックスを用いたリグニン成長反応の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2021年04月05日 - 2026年03月31日
    浦木 康光; 堤 祐司; 玉井 裕; 綿岡 勲; 鈴木 栞; 重冨 顕吾
    当該年度は、3つの課題について検討を行い、以下の成果を得た。
    1. rCWPO-Cの高純度化と多量発現：組換体大腸菌によるタンパク質の発現と精製工程にいて、TAPS化とリフォールディングの間に遠心分離を2回の行う操作を加えた。この結果、精製rCWPO-Cの収率を維持したまま、ペルオキシダーゼの精製度を示すRZ値が約1.5倍に増加し、比活性も約1.5倍の560μmol/min/mgまで向上した。
    2.細胞壁構成多糖類間および多糖類-ペルオキシダーゼ間のの相互作用解析：木材のヘミセルロース（キシラン、グルコマンナン、キシログルカン）とセルロースとの相互作用を、平衡吸着実験と速度論的解析が可能なQCM-Dを用いて行った。両測定とも、キシログルカンがセルロースに最も吸着することが明らかとなった。また、Horseradish peroxidase(HRP)と多糖類との相互作用解析では、HRPはセルロースに対し、高い親和性を示すことも分かった。さらに、多糖類が脱水素重合体(DHP)の形成に及ぼす影響も調べ、キシログルカンがDHPを多量生成させ、加えて、5-5’縮合結合の形成も促進することが示された。この結果より、一次細胞壁が縮合構造に富む理由が解明できた。
    3.高分子リグニンの蛍光共鳴エネルギー移動（FRET)の測定：FRET測定の最初の取り組みとして、固体試料を対象とした蛍光顕微鏡でFRETが示されているリグニンと蛍光試薬ローダミンとの相互作用を、溶液中で検出することから検討した。使用したリグニンは広葉樹のクラフトリグニンである。この測定の結果、プロピレングリコールを溶媒とする溶液中で、FRETを観測することができた。モノリグノールとクラフトリグニンとのFRETの検出を試みたが、どちらも蛍光強度が弱かったために、明確なFRET検出には至っていない。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 21H04730
  • 細胞壁成分分布の網羅的解析から迫る樹木の姿勢制御機構
    科学研究費助成事業
    2021年04月01日 - 2025年03月31日
    吉永 新; 岸本 崇生; 重冨 顕吾; 飛松 裕基; 津山 濯; 上高原 浩; 粟野 達也
    あて材形成の比較対象となる広葉樹のうち、グアイアシルリグニンの割合が高い広葉樹のトチノキの正常材分化中木部について、リグニン中の結合様式に特異的に反応する4種類のモノクローナル抗体を用いて免疫蛍光標識した。得られた画像を解析し、細胞壁各部位での標識強度を比較する方法を確立した。連続切片の自家蛍光像からリグニン全体の分布も評価し、細胞壁の木化過程と結合様式の変化について考察した。その結果、道管要素二次壁では木化の初期段階に8-5'型、8-8'型、8-O-4'型、 5-5'型構造が形成され、木化に伴い8-8'型構造が増加すること、木部繊維二次壁では木化の初期段階に8-5'型、8-8'型、8-O-4'型、 5-5'型構造が形成され、木化に伴い8-5'型、8-8'型構造が増加すること、木部繊維間のコーナー部細胞間層では木化の初期段階に8-8'型、 8-O-4'型、5-5'型構造が形成され、木化に伴い8-5'型構造が増加し、 8-8'型構造は増加した後に抗体が認識できない構造に変化することが明らかになった。
    スギおよびヒノキを人為的に傾斜して圧縮あて材を形成させ、正常材、圧縮あて材、オポジット材における細胞壁成分分布を比較した。その結果、オポジット材では正常材に比べてリグニン中のシンナムアルデヒド構造の割合が増加すること、グルコマンナンの分布が変化することが明らかになった。
    ポプラ引張あて材より、約500mg程度のG層を集めるのに必要な30µm厚さの横断切片を作製した。
    H型5-5’型構造を含む2量体モデル化合物をジアゾカップリングを用いて馬尿酸-牛血清アルブミンと結合させ、複合体を調製した。この複合体を抗原とし、マウスモノクローナル抗体を作製した。その結果、モデル化合物部分に反応し、馬尿酸-牛血清アルブミンおよび牛血清アルブミンに反応しない抗体を産生するクローンを確立した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 23K21224
  • 細胞壁成分分布の網羅的解析から迫る樹木の姿勢制御機構
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2021年04月01日 - 2025年03月31日
    吉永 新; 岸本 崇生; 重冨 顕吾; 上高原 浩; 飛松 裕基; 津山 濯; 粟野 達也
    あて材形成の比較対象となる針葉樹のヒノキおよび、シリンギルリグニンの割合が高い広葉樹のシラカシの正常材について、リグニン中の結合様式に特異的に反応する4種類のモノクローナル抗体を用いて免疫蛍光標識した。得られた画像を解析して、細胞壁各部位での標識強度を比較する方法を確立した。連続切片の自家蛍光像からリグニン全体の分布も評価し、細胞壁の木化過程と結合様式の変化について考察した。その結果、ヒノキ仮道管二次壁では、8-8'型、8-O-4'型、5-5'型構造は未木化の段階で存在し、木化が進むと8-5'型構造も形成されること、コーナー部の複合細胞間層では未木化の段階で8-8’型構造が存在し、木化が進むと8-5型、8-O-4'型構造も形成されることが明らかになった。一方、シラカシの道管要素と周囲仮道管の二次壁では、5-5'型構造が木化初期に形成され、木化の進行に伴って8-O-4'型構造の割合が増加すること、木部繊維の二次壁では未木化段階で8-O-4'型、5-5‘型構造が二次壁外側に存在し、木化が進むと、8-O-4'型、5-5’型構造が内側に形成され、木化完了段階では二次壁全体で均一に形成されることが明らかになった。
    ポプラの引張あて材より、滑走式ミクロトームを用いて横断切片を作製し、超音波処理によりG層を集める方法を検討し、ごく微量に道管要素の断片も混入するものの、純度よくG層を単離する方法を確立し、約200mgのG層を得た。単離されたG層を蛍光顕微鏡で観察したところ、ごく弱い自家蛍光がG層全体に観察された。
    H型5-5’型構造を含む2量体モデル化合物を合成した。このモデル化合物はR4年度に新しいモノクローナル抗体作製のための抗原として使用する予定である。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 21H02257
  • 氷点下における樹木細胞壁の役割
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2021年04月01日 - 2024年03月31日
    荒川 圭太; 重冨 顕吾; 鈴木 伸吾
    多くの植物植物は、氷点下温度にさらされると細胞外の水から凍結が始まり、それにともなって細胞は脱水を生じる。このような挙動は細胞外凍結と呼ばれ、樹木では緑葉や樹皮の細胞などが細胞外凍結する。そこでカツラの樹皮から細胞壁画分を調製して調べると、水を凍結へと導く氷核形成を促す活性（氷核活性）が検出された。そこで本研究では、カツラ樹皮から検出された氷核活性の原因物質を特定し、細胞外凍結における役割について調べることを目的とした。初年度は、カツラ樹皮由来の氷核活性成分の特定とその性質について調べることを主な目標とした。
    氷核活性成分の調製には、冬季のカツラ樹皮から抽出した細胞壁画分を用い、既知の氷核活性物質と比較しながら活性成分の分画を進めた。細胞壁から水で抽出できた活性画分を用い、熱処理や酸処理、アルカリ処理などの活性への影響について調べたところ、既知の氷核物質であるシュウ酸カルシウムや氷核タンパク質とは性質は異なることが示唆された。これらの処理に加え、限外濾過を利用した簡易的なサイズ分画も併用し、活性成分の部分精製を進めて性質を調べるとともに、スケールアップして活性画分を回収して構造解析にも用いた。
    これまでの実験によって知り得た活性成分の性質を鑑み、二次元NMR解析などで構造解析を進めたところ、活性成分は多糖類であることが示唆され、その主たる構成糖などの知見が得られた。氷核活性成分の機能解析については、活性の濃度依存性や季節変動の有無、抗氷核ポリフェノール類による活性阻害の有無について検証などを進めている。また、既知の氷核物質との活性比較を試みたが、それぞれの研究によって活性測定条件が異なることもあり、構造特性や活性の比較を論ずるには慎重な判断を要することを改めて認識した。２年目も研究計画に沿って引き続き氷核活性成分の構造や活性の特性に注目して実験を進めていく予定である。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 21K05699
  • 樹皮型により異なる外樹皮組織のバリア機能発揮メカニズムの解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2020年04月01日 - 2023年03月31日
    佐野 雄三; 玉井 裕; 重冨 顕吾
    生立木から採取した自然状態の外樹皮組織における菌糸体の存否・分布と組織の状態を顕微鏡的に詳しく観察するとともに、モデル培養系を使って樹皮組織に対する菌類の忌避性評価・成長阻害活性評価を行った。主な成果は以下の通りである。
    ＜生立木の外樹皮における菌糸体の存否・分布＞広葉樹21 種を対象に、外樹皮が十分に発達した生立木より採取された全樹皮を含む組織の液浸標本を用いて、走査電子顕微鏡により樹皮組織の解剖学的特徴と菌糸体の分布を観察した。樹皮型に拘らず、内樹皮の生きた師部組織には菌糸体は認められなかった。一方、外樹皮における分布には、樹皮型による違いが認められた。リチドームが発達する樹種では菌糸体が内方深くまで分布している傾向が明らかで、外樹皮組織中の最内の周皮まで侵入しているケースも認められた。これに対して、外樹皮が単一の周皮で構成される樹種では、菌糸体は亀裂やコルク組織の部分的な剥離部から深く侵入していたが、無傷の健全部ではごく表層にとどまっていた。
    ＜樹皮片に対する菌類の忌避性評価＞6～8月に北海道大学研究林にて計12種（広葉樹9種、針葉樹3種）の生立木より樹皮サンプルを採取した。外樹皮と内樹皮に分け、小片（3×3 cm）に切り分け凍結乾燥（24 h）後、γ線滅菌（15 kGy）を行った。これをPDA 培地上に置き、カワラタケの接種片とともに培養した。12種中1種（ナナカマド）に強い抗菌活性が認められた。樹皮組織片とカワラタケを分断する溝を培地中央に設けても、同様の活性が認められた。この結果から、ナナカマドの樹皮組織は菌類の成長を強く阻害する揮発性物質が含むことが明らかであり、化学的な恒常的防御機構解明の一つのモデルとなりえることが示された。本研究で考案した培養系は、高い抗菌活性を持つ樹皮を備える樹種を選抜するのに有効な手法であるといえる。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 20H03018
  • 白色腐朽菌による低分子芳香族化合物の資化と生合成
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2019年04月01日 - 2022年03月31日
    重冨 顕吾
    本年は白色腐朽菌におけるベラトリルアルコール(VA)生合成機構の解明を目的とし、投与実験に必要な生合成前駆体の分子プローブの合成を主に行った。既往のVA生合成経路としてL-フェニルアラニン（Phe）からケイヒ酸を経由するルートが提唱されているが、L-チロシン（Tyr）については検討された報告が無いこと、生合成エネルギーはPheよりもTyrの方がローコストであることを考慮し、本研究では生合成前駆体としてTyrについても検討に加えることとした。研究戦略として前駆体投与実験の後にLC-MSで生合成中間体を補足することを企図した。このため、一定の分子量分布を持つ重水素化前駆体を調製した。PheならびにTyrの重水素化はTfOD法（橋本ら）により行った。橋本らの原法では40当量のTfODを用いていたが、本研究では当量の削減について検討した。その結果、それぞれの前駆体に対して7.5当量のTfOFを加えることで、Pheに関しては環重水素化率65%でPhe-d1からd5の分布を持つ成績体、Tyrに関しては環重水素化率５６%でTyr-d0からd3の分布を持つ成績体を得ることに成功した。これらはマルチグラムスケールで調製可能であり、また、VA変換後のメトキシ化を考慮しても十分な重水素化がなされているため、前駆体投与実験における要求を満たすと考えられる。また、ケイヒ酸の重水素化についても検討を行った。ケイヒ酸のTfOD法や佐治木らのD2O/PdC法による直接重水素化、もしくはバニリンの間接重水素化について検討を行ったが、目的とする重水素化体は得られなかった。また、投与実験のため前駆体投与とVA生産のタイムコースについても検討を行った。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 19K06161
  • 細胞壁ミメティックス中で形成するリグニンの構造解析とその関連因子の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2018年04月01日 - 2021年03月31日
    浦木 康光; 重冨 顕吾; 堤 祐司; 玉井 裕; 吉永 新; 高部 圭司; 綿岡 勲; 幸田 圭一
    本研究では、セルロースにヘミセルロースを吸着させた人工多糖類マトリックスを作製し、このマトリックス中でのリグニンの形成を検討した。その結果、キシランはリグニンの形成と、リグニンの主要単位間結合である8-O-4’結合を寄与するが、グルコマンナンはリグニンの形成を阻害することが分かった。さらに、一次細胞壁に特有のキシログルカンは5-5’結合を誘導することが分かり、ヘミセルロースがリグニンの形成に大きな影響を与えることが明らかとなった。
    また、単離リグニンの溶液構造解析より、5-5’結合の増加は大きな分子量を持つリグニン画分をよりコンパクトな構造にし、低い粘性発現に関与すことも明らかとなった。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 18H03954
  • インタクト構造解析に基づく、有縁壁孔によるキャビテーション制御機構の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2016年04月01日 - 2019年03月31日
    佐野 雄三; 重冨 顕吾; 山岸 祐介; 山岸 松平; 梅林 利弘; 青木 弾
    樹木の水分通導機構を詳しく解明するのに不可欠な通水要素間の壁孔壁のインタクトな微細構造を調べるともに、その構造が通水やキャビテーションの進行制御にどのように寄与しているのかを検討した。同壁孔壁の空隙構造は変化に富み、壁層構成や空隙構造、ゲル状被覆物の存否に種間差が認められた。また、本来の構造をより正確に明らかにするために有効な電子顕微鏡技法を明らかにした。これまでに研究例がほとんどない同壁孔壁のゲル状被覆物の化学的な性状を明らかにした。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 16H04930
  • 新たな微生物生育因子、コプロポルフィリン-亜鉛錯体の機能と生理作用
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2016年04月01日 - 2019年03月31日
    重冨 顕吾
    本課題では異種微生物間で働く新規増殖因子であるコプロポルフィリン類の作用機序ならびに活性の普遍性・有効性について検証した。コプロポルフィリン類は生育因子要求株であるLeucobacter sp. ASN212の不完全なヘム生合成系を外因性の中間体として補うことで純粋培養を可能にしていることを明らかにした。また、本化合物によりFirmicutes門ならびにgamma-Proteobacteria門に属する一部の種の生育が刺激されうることを見出した。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 16K14876
  • 木材細胞壁模倣多糖類マトリックス中でのリグニンの形成とその構造決定因子の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2014年06月27日 - 2018年03月31日
    浦木 康光; 重冨 顕吾; 玉井 裕; 吉永 新; 岸本 崇生; 高部 圭司; 幸田 圭一
    本研究では、リグニン形成（木化）に及ぼす多糖類、特に、ヘミセルロースの影響について解明することを目的とした。木材で代表的なヘミセルロースであるキシランとグルコマンナンをセルロースに吸着させて、多糖類マトリックする作製した。このマトリックス存在下で、リグニンのモノマーであるコニフェリルアルコールの脱水素重合を行った。その結果、キシランは脱水素重合を促進したが、グルコマンナンは阻害するという、従来報告されていない知見を得た。さらに、リグニンモデル高分子の溶液物性と得られた重合物（DHP）の溶液物性を比較することによって、DHPは枝分かれに富む構造を有することが明らかとなった。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 26252022
  • 新規オートファジー誘導物質(+)-エポジムノラクタムの構造と機能
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    生方 信; 重冨 顕吾; 三橋 進也
    オートファジー誘導物質(+)-エポジムノラクタム(1)の構造と機能を明らかにすることを目的に、１の全合成を８工程で達成し、合成品が1と一致する物理化学的ならびに生物学的性質を示すことを確認した。次ぎに、 1の鏡像体(-)-Epo、脱エポキシ誘導体Deepoxy、鎖状型誘導体N.N-Dimethyl、環化型誘導体O-Methyl、側鎖炭素数6の誘導体C6、側鎖炭素数8の誘導体C8を新たに合成し、1および脂肪酸合成阻害剤Cerならびに1の合成中間体Amide 8を加え構造活性相関研究を行った。活性発現には、天然型配置のエポキシ基、ラクタム構造、側鎖の長さ、二重結合の有無が重要であることが示された。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 26450135
  • 積雪下でのリグニン分解活性を備えたリター分解菌類の分子系統および生態生理
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2013年04月01日 - 2016年03月31日
    宮本 敏澄; 幸田 圭一; 重冨 顕吾
    積雪下で分解されつつあるリターよりリグニン分解能をもつ菌類を分離し、帰属する分類群やその生態、リグニン分解酵素の同定と温度特性を調べた。さらに積雪下のリター分解過程でのリグニン分解の正確な定量技術の検証を行なった。その結果、積雪下でリグニン分解に関わると考えられる菌類は多様な分類群に属する菌類により構成され、多様な植物種の落葉に生息していた。リグニン分解酵素については検討した５菌株のいずれにおいても、4℃で活性のあるLac、LiP、MnPが認められた。また、新たなリグニン定量法により積雪下のリグニン分解は従来考えられていたよりも速い速度で進行することが明らかになった。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 25440198
  • ムコン酸類の嫌気的生分解の評価とエタノール発酵技術の検討
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2012年04月01日 - 2015年03月31日
    重冨 顕吾; 生方 信; 三橋 進也
    本課題ではリグニンを始めとする芳香族化合物からの新規発酵技術の可能性を探ることを目的とし、芳香族化合物の代謝中間体であるムコン酸類の嫌気的条件における資化微生物の探索を検討した。代表的なムコン酸類であるcis,cis-muconic acidを単一炭素源とした集積培養により、嫌気的条件においてムコン酸類を資化可能な微生物を4菌株単離した。また、同様にムコン酸類の一種である2-hydroxymuconic semialdehydeの調製を検討し、その前駆物質の合成を達成した。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 24658151
  • トウトマイセチンを鍵としたリン酸化タンパク質の意義選択的プロテオミクスとその応用
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2007年 - 2009年
    生方 信; 三橋 進也; 重冨 顕吾
    トウトマイセチンを鍵とした意義選択的プロテオミクスを行ってきた。プロテインホスファターゼ1型(PP1)は、細胞内に於いて限定的な調節酵素としての役割を演じていることが分かってきた。例えば、Rafを正に制御するだけでなく、TNFα/NF-κBを正に制御している。また、PP1の基質かつATM/ATRキナーゼの基質と考えられるATM30を発見した。精製後、MALDI-TOF/MSによりATM30はリボソーマルタンパク質RPS3A(a)であることが判明した。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 19208011