研究テーマ（鈴木）
　昭和56年10月に高知大学に着任以来，今までに手掛けてきたテーマと内容の要約は以下の通りです．主に，ヘモグロビンや酵素（フォスファゲンキナーゼ）の研究を，進化的な背景を重要視して行ってきました．
　最近は酵素工学的な研究がメインになりつつありますが，これからは，酵素（クレアチンキナーゼ）を使って医学に貢献する研究もしていかなければと思っています．現在，私が担当する卒論生及び院生は主に6のテーマで研究を行っています．


研究室のキーワード
（１）タンパク質，酵素を極める
（２）酵素の基質特異性の解明
（３）酵素工学---酵素の基質特異性を自在に変える
（４）ヘモグロビン，酵素の分子進化の解明

使用する主な技術
（１）遺伝子への変異導入（DNA配列の決定）---変異タンパク質の発現と精製
（２）酵素活性の測定---正確な酵素パラメータの算出
（３）タンパク質（ヘモグロビン），酵素の生体からの単離精製

　自分の手で，野生型の酵素の基質特異性を変えたり，アミノ酸変異導入を用いてより優れた酵素を作り出したりします．また，酵素がどのように進化してきたかを，遺伝子構造を比較したり，新規に酵素のcDNA配列を決定したりして探っていきます．興味を持った方はだれでも話を聞きに来て下さい．大歓迎します．


１． ミオグロビンの酸素分子安定化機構に関する研究．

• 主に無脊椎動物のミオグロビンを材料にして，比較生化学的見地から研究を行ったものです．東北大学の四釜，小西先生の指導の元，この研究で東北大学から論文博士号を得ました．代表的な論文は以下の通りです．
  Suzuki,T. (1986) Amino acid sequence of myoglobin from the mollusc Dolabella auricularia. J. Biol. Chem. 261, 3692-3699.
  Suzuki,T. (1987) Autoxidation of oxymyoglobin with the distal(E7) glutamine. Biochim. Biophys. Acta 914, 170-176.

２． 巨大ヘモグロビンの分子構築に関する研究．

• 徳島大学の後藤先生，東北大学の高木先生との共同研究で，環形動物の3000 kDaの巨大ヘモグロビンの分子構築を明らかにしました．このヘモグロビンの分子構築には長い間の論争がありましたが， 2000年にアメリカのグループにより立体構造が解明され一応の決着を見ました．私たちは，巨大分子を構成する全ての構成鎖（6種類）を単離し，その量比を推定しました．特に，ヘム鎖を束ねているリンカー鎖の由来がヘモグロビンではなく，その一部がLDLレセプターのリガンド結合ドメインと相同であることを発見した意義は大きいと思います．この研究で生化学会奨励賞を受賞しました．代表的な論文は以下の通りです．
  Suzuki,T., Furukohri,T., and Gotoh,T. (1985) Subunit structure of extracellular hemoglobin from the polychaete Tylorrhynchus heterochaetus and amino acid sequence of the constituent polypeptide chain (IIC). J. Biol. Chem. 260, 3145-3154.
  Suzuki,T., and Gotoh,T. (1986) Subunit assembly of giant haemoglobin from the polychaete Tylorrhynchus heterochaetus. J. Mol. Biol. 190, 119-123.
  Suzuki,T., Kapp,O.H., and Gotoh,T. (1988) Novel S-S loops in the giant hemoglobin of Tylorrhynchus heterochaetus. J. Biol. Chem. 263, 18524-18529.
  Suzuki,T., Takagi,T, and Gotoh,T. (1990) Primary structure of two linker chain of the extracellular hemoglobin from the polychaete Tylorrhynchus heterochaetus. J. Biol. Chem. 265, 12168-12177.
  Suzuki,T., and Riggs,A.F. (1993) Linker chain L1 of earthworm hemoglobin. Structure of gene and protein: Homology with LDL receptor. J. Biol. Chem. 268, 13548-13555.

３． 深海生物のヘモグロビンに関する研究．

• 深海底1000-3500mに棲む生物（チューブワームやシロウリガイ）のヘモグロビン分子の特殊性を明らかにしました．特にチューブワームのヘモグロビンの構造を決定している時には共同研究者の高木先生ともにワクワクしながら研究を進めていました．チューブワームのヘモグロビンには硫化水素を結合する特別な場所が存在するというのが大きな結果の一つです．代表的な論文は以下の通りです．
  Suzuki,T., Takagi,T., and Ohta,S. (1988) N-Terminal amino acid sequence of the deep-sea tube worm hemoglobin remarkably resembles that of annelid hemoglobin. Biochem. J. 255, 541-545.
  Suzuki,T., Takagi,T., Ohta,S. (1989) Primary structure of a dimeric hemoglobin from the deep-sea cold seep clam Calyptogena soyoae. Biochem. J. 260, 177-182.
  Suzuki,T., Takagi,T., and Ohta,S. (1990) Primary structure of a constituent polypeptide chain (AIII) of the giant hemoglobin from the deep-sea tube worm Lamellibrachia. A possible H2S binding site. Biochem. J. 266, 221-225.
  Suzuki,T., Takagi,T., and Ohta,S. (1990) Primary structure of a linker subunit of the tube worm 3,000 kDa hemoglobin. J. Biol. Chem. 265, 1551-1555.
  Suzuki,T., Kawamichi, H., Ohtsuki, R., Iwai, M., and Fujikura, K. (2000) Isolation and cDNA-derived amino acid sequences of hemoglobin and myoglobin from the deep-sea clam Calyptogena kaikoiBiochim. Biophys. Acta 1478: 152-158.

４． 無脊椎動物のレクチンに関する研究．

• 高知大学の川村先生から，ホヤの生理活性タンパク質の研究に着手したいとの提案があり，やってみましょうとの二つ返事で始まった共同研究．これまでヘム蛋白質しか扱ったことがなかったので不安でしたが，なんとか結果をまとめることができました．しかし，レクチンの論文はこれ一報のみです．
  Suzuki,T., Takagi,T., Furukohri,T., Kawamura,K., and Nakauchi,M. (1990) A calcium-dependent galactose-binding lectin from the tunicate Polyandrocarpa misakiensis. Isolation, characterization and amino acid sequence. J. Biol. Chem. 265, 1274-1281.

５． トリプトファン分解酵素から進化したミオグロビンの研究．

• 当時は全てのヘモグロビン，ミオグロビンは共通の祖先遺伝子から進化してきたと考えられていましたが，その例外があることをトコブシのミオグロビンで偶然発見しました．このミオグロビンは，全体のアミノ酸配列や遺伝子構造はヒトのトリプトファン分解酵素の一種と相同ですが，機能としてはトリプトファン分解酵素活性を失っており変わりに酸素を安定に結合する活性を得ています．すなわち，機能的にミオグロビンに収束進化したと言えるでしょう．この特殊なミオグロビンの構造と機能の関係を明らかにしたいと考えているのですが，リコンビナントタンパク質がうまく作れず長年停滞しています．代表的な論文は以下の通りです．
  Suzuki,T., and Furukohri,T. (1989) The ear-shell (Sulculus diversicolor aquatilis) myoglobin is composed of an unusual 39 kDa polypeptide chain. Experientia 45, 998-1002.
  Suzuki,T., and Takagi,T. (1992) A myoglobin evolved from indoleamine 2,3-dioxygenase. J. Mol. Biol. 228, 698-700.
  Suzuki,T., Yuasa,H. and Imai,K. (1996) Convergent Evolution. The gene structure of Sulculus 41 kDa myoglobin is homologous with that of human indoleamine dioxygenase. Biochim. Biophys. Acta 1308, 41-48.
  Suzuki,T., Kawamichi, H. and Imai, K. (1998) A myoglobin evolved from indoleamine 2,3-dioxygenase, a tryptophan-degrading enzyme (Review) Comp. Biochem. Physiol. (Part B: Biochem. & Molec. Biol.) 121, 117-128.
  Suzuki,T. and Imai, K. (1998) Evolution of Myoglobin (Review) Cell. Mol. Life Sci. (Experientia) 54, 979-1004.

６． フォスファーゲンキナーゼの構造，基質特異性，及び酵素活性調節機構の解明．

• このテーマは長年古郡先生が温めてきたものであり，生化学及び分子生物学的手法を導入し，多くの学生・院生の努力によってインパクトのある研究を生み出すことができています．それらを要約すると，
  
  　　(a) フォスファーゲンキナーゼ・ファミリーのなかで，グリコシアミンキナーゼGK，ロンブリシンキナーゼLK，アルギニンキナーゼAK，タウロシアミンキナーゼTK，ハイポタウロシアミンキナーゼHTKのcDNA由来のアミノ酸配列を世界に先駆けて発表し，この酵素群の機能解明の基礎を築いた．
  　　(b)イソギンチャク（腔腸動物門）と二枚貝（軟体動物門）において，独立に，遺伝子重複と融合によって生じた異常2ドメイン型AKが発現していることを発見した．この酵素群は，遺伝子レベルにおいて，重複と融合を頻繁に起こしていることが示唆された．
  　　(c)基質の一方（クレアチン，アルギニン，グリコシアミン，ロンブリシン等のグアニジノ基質）のみが異なるこの酵素群において，基質を認識する部位（GS region）を推定した．この基質認識部位は，アメリカのグループが後に行なった基質アナログが結合した状態のAK酵素の立体構造解析により妥当であることが示された．
  　　(d)クレアチンキナーゼ遺伝子を鋳型にして，基質認識部位を含むエキソンをシャッフルすることで生じたと推定される特異なマナマコのアルギニンキナーゼを発見した．
  　　(e)アルギニンキナーゼの立体構造が発表された後に，基質の結合には全く関わらないが，基質結合時の立体構造(closed structure)の安定化には不可欠であるアミノ酸のペア(Asp62-Arg193:水素結合を形成)を見いだした．アルギニンキナーゼは基質の有無によってそれぞれClosedまたはOpenの構造をとると推定されているが，これらのアミノ酸を変異させるとClosed構造が取れなくなり酵素活性は大きく減少する．
  　　(f)クレアチンキナーゼの分子進化の全容を明らかにして，3種類のアイソザイム（細胞質型，ミトコンドリア型，鞭毛型）の起源が極めて古いことを示した．
  　　(g)ロンブリシンキナーゼに1アミノ酸の変異を導入して，その基質特異性を大幅に改変し，事実上，タウロシアミンキナーゼに変換することに成功した．
  
  代表的な論文は以下の通りです（最近の論文は，トップページの研究論文をご参照下さい）．尚，この研究の一部はフロリダ州立大学のRoss Ellington教授との共同研究として行われています．
  　　
  Suzuki,T., and Furukohri,T. (1994) Evolution of phosphagen kinase. Primary structure of glycocyamine kinase and arginine kinase from invertebrates. J. Mol. Biol. 237,353-357.
  Suzuki,T., Kawasaki,Y., and Furukohri,T. (1997) Evolution of Phosphagen Kinase. Isolation, characterization and cDNA-derived amino acid sequence of two-domain arginine kinase from the sea anemone Anthopleura japonicus. Biochem. J. 328, 301-306.
  Suzuki,T., Kawasaki,Y., Furukohri,T., and Ellington,W.R. (1997) Evolution of Phosphagen Kinase VI. Isolation, characterization and cDNA-derived amino acid sequence of lombricine kinase from the earthworm Eisenia foetida, and identification of a possible candidate for the guanidine substrate recognition site. Biochim. Biophys. Acta 1348, 152-159.
  Suzuki,T., Kamidochi, M., Inoue, N., Kawamichi, H., Yazawa, Y., Furukohri, T. and Ellington, R.W. (1999) Arginine Kinase Evolved Twice: Evidence That Echinoderm Arginine Kinase Originated From Creatine Kinase. Biochem. J. 340, 671-675.
  Suzuki,T., Fukuta, H., Nagato, H. and Umekawa, M. (2000) Arginine kinase from Nautilus pompilius, a living fossil. Site-directed mutagenesis studies on the role of amino acid residues in GS (guanidino specificity) region. J. Biol. Chem. 275: 23884-23890.
  Suzuki,T., Yamamoto, Y. and Umekawa, M. (2000) Stichopus japonicus arginine kinase: gene structure and unique substrate recognition system Biochem. J. 351: 579-585.
  Suzuki,T., Sugimura, N., Taniguchi, T., Unemi, Y., Murata, T., Hayashida, M., Yokouchi, K., Uda, K. and Furukohri, T. (2002) Two-domain arginine kinases from the clams Solen strictus and Corbicula japonica. Exceptional amino acid replacement of the functionally important D62 by G. Int. J. Biochem. Cell Biol. 34: 1221-1229.

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