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髙井 和幸タカイ カズユキ

所属部署
大学院理工学研究科 物質生命工学専攻
職名教授
メールアドレス
ホームページURLhttp://www.ach.ehime-u.ac.jp/kako/index.htm
生年月日
Last Updated :2017/11/08

研究者基本情報

学歴

  •  - 1993年, 東京大学, 理学系研究科, 生物化学専攻

所属学協会

  • 日本アイソトープ協会
  • 日本生化学会
  • 日本分子生物学会
  • 日本RNA学会
  • 「細胞を創る」研究会

委員歴

  •   2016年11月 - 現在, 「細胞を創る」研究会, 評議員
  •   1998年 - 1998年, 日本RNA学会, 設立発起人
  •   2007年 - 2007年, 「細胞を創る」研究会, 発起人

研究活動情報

研究キーワード

    無細胞生命科学, 合成生物学, 「細胞を創る」, 構成的生物学, 分子生物学, 生化学

論文

  • Translational resistivity/conductivity of coding sequences during exponential growth of Escherichia coli.
    Takai K, Journal of theoretical biology, 413, (1) 66 - 71,   2017年01月
  • CodHonEditor: Spreadsheets for Codon Optimization and Editing of Protein Coding Sequences.
    Takai K, Nucleosides, nucleotides & nucleic acids, 35, (5) 223 - 232,   2016年05月
  • SfiNX: a method for assembly of protein coding sequences with high success rates.
    Takai K, Hisamatsu K, Biotechnology Letters, 38, (5) 773 - 778,   2016年01月
  • セントラルドグマを体感する高等学校生物実験の開発と実践 : コムギ胚芽無細胞タンパク質合成系を用いて転写, 翻訳を可視化する
    片山 豪, 林 秀則, 高井 和幸, 遠藤 弥重太, 生物教育, 生物教育, 52, (4) 165 - 178,   2012年05月
  • [ノート]入試で課す「理科実験」は志願者の適性を明らかにするのか-愛媛大学スーパーサイエンス特別コースにおける試み-
    井上敏憲,武岡英隆,林秀則,高井和幸, 大学入試研究ジャーナル, 22, 281 - 287,   2012年03月
  • セントラルドグマを創る 3.コムギ胚芽由来無細胞タンパク質合成系を用いた合成生物学の可能性
    高井和幸, 遠藤弥重太, 実験医学, 29, (7) 1084 - 1090,   2011年05月
  • Use of domain enzymes from wheat RNA ligase for in vitro preparation of RNA molecules
    MAKINO Shin-ichi, SAWASAKI Tatsuya, ENDO Yaeta, TAKAI Kazuyuki, Biochemical and Biophysical Research Communications, 404, (4) 1050 - 1054,   2011年01月
  • Ribosome rescue by Escherichia coli ArfA (YhdL) in the absence of trans-translation system.
    CHADANI Yuhei, ONO Katsuhiko, OZAWA Shin‐ichiro, TAKAHASHI Yuichiro, TAKAI Kazuyuki, NANAMIYA Hideaki, TOZAWA Yuzuru, KUTSUKAKE Kazuhiro, ABO Tatsuhiko, Molecular Microbiology, 78, (4) 796 - 808,   2010年11月
  • In vitro dissection revealed that the kinase domain of wheat RNA ligase is physically isolatable from the flanking domains as a non-overlapping domain enzyme
    MAKINO Shin-ichi, SAWASAKI Tatsuya, ENDO Yaeta, TAKAI Kazuyuki, Elsevier Inc.Biochemical and Biophysical Research Communications, 397, (4) 762 - 766,   2010年07月
  • The wheat-germ cell-free expression system.
    Takai K, Sawasaki T, Endo Y, Current Pharmaceutical Biotechnology, 11, (3) 272 - 238,   2010年04月
  • Practical cell-free protein synthesis system using purified wheat embryos.
    Takai K, Sawasaki T, Endo Y, Nature Publishing Inc.Nature Protocols, 5, (2) 227 - 238,   2010年02月
  • The cell-free protein synthesis system from wheat germ.
    Takai K, Endo Y, Methods in molecular biology (Clifton, N.J.), 607, 23 - 30,   2010年
  • Modified uridines with C5-methylene substituents at the first position of the tRNA anticodon stabilize U.G wobble pairing during decoding
    KURATA Shinya, WEIXLBAUMER Albert, OHTSUKI Takashi, SHIMAZAKI Tomomi, WADA Takeshi, KIRINO Yohei, TAKAI Kazuyuki, WATANABE Kimitsuna, RAMAKRISHNAN V., SUZUKI Tsutomu, The American Society for Biochemistry and Molecular BiologyJournal of Biological Chemistry, 283, (27) 18801 - 18811,   2008年07月
  • Purification of eukaryotic translation factors from wheat germ for reconstitution of protein synthesis.
    Nagano H, Sugihara S, Takagi H, Ogasawara T, Endo Y, Takai K, Nucleic acids symposium series (2004), (52) 497 - 498,   2008年
  • Chapter 2. Development of key technologies for high-throughput cell-free protein production with the extract from wheat embryos.
    Takai K, Sawasaki T, Endo Y, Advances in protein chemistry and structural biology, 75, 53 - 84,   2008年
  • Classification of the possible pairs between the first anticodon and the third codon positions based on a simple model assuming two geometries with which the pairing effectively potentiates the decoding complex
    Takai K, Journal of Theoretical Biology, 242, (3) 564 - 580,   2006年10月
  • Covalent circularization of exogenous RNA during incubation with a wheat embryo cell extract.
    MAKINO Shin-ichi, SAWASAKI Tatsuya, ENDO Yaeta, TAKAI Kazuyuki, Biochemical and Biophysical Research Communications, 347, (4) 1080 - 1087,   2006年09月
  • Tolerance for random recombination of domains in prokaryotic and eukaryotic translation systems: limited inter-domain misfolding in a eukaryotic translation system
    Hirano N, Sawasaki T, Tozawa Y, Endo Y, Takai K, Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics, 64, (2) 343 - 354,   2006年08月
  • Selection of 5'-untranslated sequences that enhance initiation of translation in a cell-free protein synthesis from wheat embryos
    KAMURA Nami, KAMURA Nami, KAMURA Nami, SAWASAKI Tatsuya, SAWASAKI Tatsuya, SAWASAKI Tatsuya, KASAHARA Yuko, TAKAI Kazuyuki, TAKAI Kazuyuki, TAKAI Kazuyuki, ENDO Yaeta, ENDO Yaeta, ENDO Yaeta, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 15, (24) 5402 - 5406,   2005年12月
  • Purification and sequence determination of an RNA ligase from wheat embryos.
    Makino S, Sawasaki T, Endo Y, Takai K, Nucleic acids symposium series (2004), (49) 319 - 320,   2005年
  • Possible conformations of 5-aminomethyluridine derivatives recognizing a G at the third position of the codon.
    Takai K, Nucleic acids symposium series (2004), (49) 317 - 318,   2005年
  • The wheat germ cell-free expression system: methods for high-throughput materialization of genetic information.
    Sawasaki T, Gouda MD, Kawasaki T, Tsuboi T, Tozawa Y, Takai K, Endo Y, Methods in molecular biology (Clifton, N.J.), 310, 131 - 144,   2005年
  • Formation of circular polyribosomes in wheat germ cell-free protein synthesis system.
    Madin K, Sawasaki T, Kamura N, Takai K, Ogasawara T, Yazaki K, Takei T, Miura K, Endo Y, FEBS letters, 562, (1-3) 155 - 159,   2004年03月
  • RALyase; a terminator of elongation function of depurinated ribosomes
    OZAWA A, SAWASAKI T, TAKAI K, UCHIUMI T, HORI H, ENDO Y, FEBS Lett., 555, (3) 455 - 458,   2003年12月
  • Efficient synthesis of a disulfide-containing protein through a batch cell-free system from wheat germ
    KAWASAKI T, GOUDA M D, SAWASAKI T, TAKAI K, ENDO Y, Eur. J. Biochem., 270, (23) 4780 - 4786,   2003年12月
  • Roles of 5-substituents of tRNA wobble uridines in the recognition of purine-ending codons.
    TAKAI K, YOKOYAMA S, Nucleic Acids Res., 31, (22) 6383 - 6391,   2003年11月
  • Decoding property of C5 uridine modification at the wobble position of tRNA anticodon.
    Kurata S, Ohtsuki T, Wada T, Kirino Y, Takai K, Saigo K, Watanabe K, Suzuki T, Nucleic acids research. Supplement (2001), (3) 245 - 246,   2003年
  • Effects of anticodon 2'-O-methylations on tRNA codon recognition in an Escherichia coli cell-free translation.
    RNA, 6, (5) 680-686. - 髙井 和幸,   2000年
  • Sense codon-dependent introduction of unnatural amino acids into multiple sites of a protein.
    KANDA T, TAKAI K, HOHSAKA T, SISIDO M, TAKAKU H, Biochem. Biophys. Res. Commun., 270, (3) 1136 - 1139,   2000年
  • An easy cell-free protein synthesis system dependent on the addition of crude Escherichia coli tRNA
    J. Biochem. (Tokyo), 127, (1) 37 - 41,   2000年
  • Specific inactivation of Escherichia coli tRNAPhe by antisense DNA-treatment under Mg2+-deficient conditions
    Bioorg. Med. Chem., 8, (3) 675 - 679,   2000年
  • In vitro codon-reading specificities of unmodified tRNA molecules with different anticodons on the sequence background of Escherichia coli tRNA1Ser.
    TAKAI K, TAKAKU H, YOKOYAMA S, Biochem. Biophys. Res. Commun., 257, (3) 662 - 667,   1999年
  • A single uridine modification at the wobble position of an artificial tRNA enhances wobbling in an Escherichia coli cell-free translation system.
    TAKAI K, OKUMURA S, HOSONO K, YOKOYAMA S, TAKAKU H, FEBS Lett., 447, (1) 1 - 4,   1999年
  • Modified nucleosides in the first positions of the anticodons of tRNA4Leu and tRNA5Leu from Escherichia coli
    HORIE N, YAMAIZUMI Z, KUCHINO Y, TAKAI K, GOLDMAN E, MIYAZAWA T, NISHIMURA S, YOKOYAMA S, Biochemistry, 38, (1) 207 - 217,   1999年
  • Knocking out a specific tRNA species within unfractionated Escherichia coli tRNA by using antisense (complementary) oligodeoxyribonucleotides
    KANDA T, TAKAI K, YOKOYAMA S, TAKAKU H, FEBS Lett., 440, (3) 273 - 276,   1998年
  • Codon-reading specificity of an unmodified form of Escherichia coli tRNA1Ser in cell-free protein synthesis
    TAKAI K, TAKAKU H, YOKOYAMA S, Nucleic Acids Res., 24, (15) 2894 - 2899,   1996年11月
  • Site-specific incorporation of photofunctional nonnatural amino acids into a polypeptide through in vitro protein synthesis
    HOHSAKA T, SATO K, SISIDO M, TAKAI K, YOKOYAMA S, FEBS Lett., 344, (2/3) 171 - 174,   1994年
  • Recognition of UUN codons by two leucine tRNA species from Escherichia coli
    TAKAI K, HORIE N, YAMAIZUMI Z, NISHIMURA S, MIYAZAWA T, YOKOYAMA S, FEBS Lett., 344, (1) 31 - 34,   1994年
  • Adaptability of nonnatural aromatic amino acids to the active center of the Escherichia coli ribosomal A site
    HOHSAKA T, SATO K, SISIDO M, TAKAI K, YOKOYAMA S, FEBS Lett., 335, (1) 47 - 50,   1993年

MISC

書籍等出版物

講演・口頭発表等

  • 転写後修飾によるウリジン3位のプロトン乖離
    高井 和幸, 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会,   2015年12月04日, 招待有り
  • タンパク質をコードするDNAの効率的な連結
    高井 和幸, 「細胞を創る」研究会8.0,   2015年11月
  • 乳酸菌ディコーディングシステムにおける四次元直交性のゆらぎ
    冨川千恵, AUXILIEN Sylvie, GUERINEAU Vincent, 吉岡裕也, 三好規代, 堀弘幸, 高井和幸, 吉澤聡子, 日本RNA学会年会要旨集,   2015年07月15日
  • 試験管内で転写・翻訳を再現する実験教材の普及―コムギ胚芽無細胞タンパク質合成系を用いたlacZ発現系による翻訳の可視化―
    片山豪, 林秀則, 竹田浩之, 小笠原富夫, 高井和幸, 遠藤弥重太, 生物教育,   2015年07月10日
  • 乳酸菌におけるAUAコドン翻訳のゆらぎ
    冨川千恵, AUXILIEN Sylvie, GUERINEAU Vincent, 吉岡裕也, 三好規代, 堀弘幸, 高井和幸, 吉澤聡子, 日本生化学会大会(Web),   2015年
  • Toward In Vitro Reconstitution of the Protein Synthesis System from Wheat.
    高井 和幸, 8th International Symposium on Nanomedicine – Fusion of Nanomedicine and Molecular Science of Photosynthesis –,   2014年12月05日, 招待有り
  • 大腸菌を用いたコムギ由来翻訳開始因子eIF2Bの調製の試み
    上野秀道,高井和幸,冨川千恵, 「細胞を創る」研究会7.0,   2014年11月13日
  • SfiI認識部位を導入した大腸菌共発現ベクターの試み
    高井 和幸, 「細胞を創る」研究会7.0,   2014年11月13日
  • 乳酸菌に環状化tRNAは存在するか
    冨川千恵, AUXILIEN Sylvie, 堀弘幸, 高井和幸, 吉澤聡子, 日本RNA学会年会要旨集,   2014年07月23日
  • コムギ由来翻訳開始因子eIF2の調製法の検討
    野中拓,久松啓伍,冨川千恵,高井和幸, 「細胞を創る」研究会6.0,   2013年11月14日
  • コムギ由来翻訳開始因子eIF2の調製法の検討
    野中拓, 久松啓伍, 冨川千恵, 高井和幸, 日本RNA学会年会要旨集,   2013年07月24日
  • 大学で行われている授業や研究技術の初等・中等理科教育への還元と教材化
    片山豪, 林秀則, 高井和幸, 遠藤弥重太, 田中進, 岡本健吾, 木幡直樹, 生物教育,   2013年04月30日
  • 高等学校生物における分子生物学実験の開発と普及
    片山豪, 中村彰男, 林秀則, 高井和幸, 遠藤弥重太, 生物教育,   2012年05月31日
  • 小麦胚芽無細胞タンパク質合成系を利用した生命科学教育プログラムの開発―新しい高等学校学習指導要領「生物:遺伝情報とその発現」の学習に向けて
    林秀則, 片山豪, 高井和幸, 遠藤弥重太, 日本植物生理学会年会要旨集,   2012年03月09日
  • コムギ胚芽再構成タンパク質合成系を目指した取り組み
    長野光, 久松啓伍, 高木久徳, 小笠原富夫, 遠藤弥重太, 高井和幸, 生化学,   2010年

作品

  • 無細胞タンパク質合成系の保健衛生および畜産分野への応用
      2005年 - 2005年

競争的資金

  • 真核型シャペロニンと大腸菌翻訳系を組み合せてみる
    文部科学省, 科学研究費補助金(挑戦的萌芽研究), 高井 和幸
  • コムギ翻訳系の構成的解析
    文部科学省, 科学研究費補助金(基盤研究(B)), 高井 和幸, 43S開始複合体を構成するeIF1, 1Aの組換え発現の条件を最適化することを試みたが,少なくとも量の面では安定して調製できる方法が確立できた.eIF2については,eIF5を用いて精製する方法を試みたところ,1つのサブユニットのみが回収された思われる結果が得られた.アミノアシルtRNA合成酵素のうち,イソロイシルtRNA合成酵素については,ナショナルバイオリソースプロジェクト(NBRP)のcDNAライブラリの中にそれらしいものが合ったので,それのcDNAの中で情報の無かった部分の配列の確認がほぼ終わった.アラニルtRNA合成酵素については,大腸菌で全長cDNAからは発現が見られず,N末部分を削るとわずかに発現することがわかった.フェニルアラニルtRNA合成酵素については,2種のサブユニット共に発現するが,片方についてはC末に導入した精製タグが樹脂に結合しないことがわかり,現在,弱い変性条件で抽出することなどを検討している.ロイシルtRNA合成酵素についても発現するがタグが認識されないことがわかった.これらにより,翻訳の正確さを測定する再構成系の確立に一歩近づいた.一方,正確さの測定に重点を置いたため,開始複合体を構成するeIF3,eIF4Gをリボソーム画分から回収する方法については,十分に検討できなかった.eIF2Bについては5種のサブユニットのcDNAを発現ベクターに組み込んで発現させることを試みたが,ほとんど発現しないため,方法を検討中である.一方,発現条件を検討する際に発現ベクター上でN末端部分やC末端部分を入れ替える必要が生ずることが多いので,それに柔軟に対応できるようにベクターを改良した.
  • タンパク質合成系の再構成に向けたコムギ胚芽翻訳因子の分画
    文部科学省, 科学研究費補助金(特定領域研究), 高井 和幸, 将来,人工細胞の構築など,合成生物学的な研究を進めるために,再構成された無細胞タンパク質合成系は,中心的な役割を果たすと期待される.タンパク質合成系はバクテリアと真核細胞とでは著しく異なるので,真核細胞型の再構成タンパク質合成系の実現が望まれる.コムギ胚芽由来無細胞タンパク質合成系の成分は極めて頑丈であり再構成に適していると考えられるが,その元になる抽出液は非常に高価であり,このことが再構成系の実現を妨げている.前年度までに,安価に入手できるコムギ胚芽から翻訳伸長因子等を精製し,それらと高価な胚芽抽出液からのリボソームとを用いてポリフェニルアラニン合成が可能であることを示した.今年度は,安価な胚芽からのリボソームと高価なリボソームとを比較した.安価な胚芽からのリボソームは,胚乳由来因子によって化学的に損傷を受けている可能性が考えられたが,高価なリボソームよりもわずかに活性が低いだけで,損傷は受けておらず,また,タンパク質合成の正確さにおいても高価なものと同程度であることが明らかになった.これにより,再構成に向けての最大の障害が回避できることがわかった.研究を進めるうちに,コムギリボソームは,他の生物由来のリボソームと比べて,サブユニットに解離しにくいことが判明した.そこで,リボソームをサブユニットに解離させる因子eIF6を大腸菌で発現させ,可溶性の試料として大量に得ることに成功した.これにより,他の翻訳因子の活性を測定するための基礎が確立した.
  • ヌクレオシド修飾とwobble則の進化
    文部科学省, 科学研究費補助金(基盤研究(C)), 高井 和幸, コドン三字目のグアノシンとアンチコドン一字目の修飾ウリジンの水素結合様式を調べるため,mRNAに修飾グアノシンを導入することを検討した.まず,6-チオグアノシン5'-リン酸を酵素的に合成することができた,また,イノシンおよび6-チオグアノシンを転写反応でRNAの特異的な位置に導入することができることを示した。さらに,RNAを連結して,翻訳可能なmRNA分子を調製することを試みた.従来法のT4 DNAリガーゼやT4 RNAリガーゼを用いたRNA連結法では,収量や特異性の問題で,翻訳活性測定に用いるほど十分な量のmRNA分子を得るのが困難だった.最近報告されたT4 RNAリガーゼ2を用い,これで連結したRNAを無細胞タンパク質合成系に導入したが,これについては全く翻訳されないことがわかった.この酵素は,報告されていない活性をもっているものと考えられる.一方,コムギ胚芽RNAリガーゼを用いると,高収率でRNAを連結することができることがわかった.しかし,この方法では連結部位の2'位が水酸基でなくリン酸になる.水酸基に変換する反応が十分進行しているか確認する方法の確立が今後の課題となった.一方,研究期間中に,リボソーム上での修飾ウリジンとグアノシンとの塩基対の形を直接解析した結果が報告されたが,これは,本研究の作業仮説と一見矛盾するものの,十分両立するものであった.そこで,本研究の作業仮説の背景を論文にまとめ,発表した.

教育活動情報

担当経験のある科目

  • 化学工学特論, 愛媛大学大学院理工学研究科物質生命工学専攻
  • 生物化学工学特論, 愛媛大学大学院理工学研究科物質生命工学専攻
  • 生物化学特論I, 愛媛大学大学院理工学研究科物質生命工学専攻
  • 蛋白質化学, 千葉工業大学工学部工業化学科
  • 生物化学, 千葉工業大学工学部工業化学科
  • 基礎微積分II, 愛媛大学共通教育(工学部応用化学科)
  • 物理化学III, 愛媛大学工学部応用化学科
  • 反応工学, 愛媛大学工学部応用化学科


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