Research

タンパク質の持つ素晴らしい機能を応用して、これまでにない新しい機能を発揮する人工タンパク質の創製を行っています。私たちは有機化学の手法を用いてタンパク質に直接化学修飾を施して新たな機能を付与する手法を開発しています。また細胞内や生体内に内在的に発現しているタンパク質を選択的に標識するための新しい有機化学反応の開発にも取り組んでいます。これらの手法により得られる機能化タンパク質は、バイオイメージングなどの様々な生体機能解析やタンパク質機能を阻害する薬剤分子の探索に有用です。

We aim to create artificial proteins with novel functionalities by harnessing the remarkable capabilities inherent to natural proteins. On the basis of organic chemistry, we develop methods to directly modify proteins and thereby endow them with new functions. In addition, we are working on the development of new organic reactions that enable the selective labeling of proteins endogenously expressed within cells and living organisms. Functionalized proteins obtained through these strategies are useful for a wide range of applications, including bioimaging-based analyses of biological processes and the discovery of small-molecule inhibitors targeting protein function.

脳を中心とした中枢神経は、記憶や思考を制御している生体組織です。ここ20~30年間の分子生物学の発展により、記憶や思考に関わるタンパク質はかなり明らかにされてきました。しかし、高次脳機能の詳細な分子メカニズムはまだまだ未解明な状況です。そのため、中枢神経の機能を可視化し、その機能を制御できる方法論は、神経機能解明のツールとして、また脳疾患に関する診断法や治療薬に繋がると期待されます。当研究室では、分子レベルで精密に制御可能な化学的方法論により、神経機能やこれに関与する分子の役割を明らかにすることを目指しています。具体的には、神経伝達物質受容体の可視化やインタラクトームの同定を可能にする方法論の開発を進めています。

The central nervous system, particularly the brain, is the biological system that governs memory and cognition. Over the past decades, advances in molecular biology have identified many proteins involved in these processes. However, the detailed molecular mechanisms underlying higher brain functions remain largely unresolved. Therefore, methodologies that enable visualization and control of central nervous system activity are expected to serve as powerful tools for elucidating neural function, as well as to contribute to the development of diagnostic approaches and therapeutics for brain disorders. In our group, we aim to elucidate neural functions and the roles of the molecules involved through precisely controllable chemical methodologies at the molecular level. Specifically, we are developing approaches that allow the visualization of neurotransmitter receptors and the identification of their interactomes.

私たちヒトの細胞（真核細胞）は脂質二重層からなる形質膜によって包まれ、その内側にはさらに核やミトコンドリアといった、脂質膜で形成される細胞内小器官（オルガネラ）が存在しています。生体膜の主要成分である脂質は多様な構造をもち、ダイナミックにその性質・局在が変化します。しかし、その詳細な生体内挙動はいまだ明らかとなっていません。当研究室では、特定のオルガネラ脂質を生細胞内で選択的に蛍光修飾することができる手法を世界で初めて開発し、この難題に挑戦しています。我々の技術をもとに、これまで見つかっていなかった新しい脂質代謝タンパク質や脂質輸送タンパク質が発見されるなど、注目を集めています。

Eukaryotic cells are enclosed by a plasma membrane composed of a lipid bilayer, and within them reside membrane-bound organelles such as the nucleus and mitochondria. Lipids, the major components of biological membranes, exhibit a wide diversity of structures and undergo dynamic changes in their properties and localization. However, their detailed behavior in living systems remains poorly understood. In our laboratory, we have developed a method that enables the selective fluorescent labeling of specific organelle lipids in living cells, thereby addressing this challenging problem. Building on our technology, we have succeeded in identifying previously unknown lipid-metabolizing enzymes and lipid transport proteins.