University of the Ryukyus · Faculty of Agriculture · 教授

Research keywords応用微生物学・応用生物化学・蛋白質化学・酵素科学・Lactic・acid・Food・黒麹菌細胞壁多糖

Research fieldsMedicine, Dentistry, and Pharmacy・Basic medicine・Parasitology (including Sanitary zoology)・Environmental science・Environmental technology/Environmental materials・Living organism molecular science・Living organism molecular science・Biological Sciences

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• Topical Delivery of Artificial Lipidated Antifungal Proteins for the Treatment of Subcutaneous Fungal Infections Using a Biocompatible Ionic Liquid-Based Microemulsion2025 · The rising incidence of fungal infections, compounded by the emergence of severe antifungal resistance, has resulted in an urgent need for innovative antifungal therapies. We developed an antifungal protein-based formulation as a topical antifungal agent by combining an artificial lipidated chitin-binding domain of antifungal chitinase (LysM-lipid) with recently developed ionic liquid-in-oil microemulsion formulations (MEFs). Our findings demonstrated that the lipid moieties attached to LysM and the MEFs effectively disrupted the integrity of the stratum corneum in a mouse skin model, thereby enhancing the skin permeability of the LysM-lipids. Among the MEFs incorporating LysM modified with lauric (C12), myristic (C14), and palmitic (C16) acids, the LysM-C14-loaded MEF emerged as the most promising candidate, exhibiting potent antifungal activity against Trichoderma viride growing actively beneath the skin. The stability of the MEFs was investigated after a 28 day storage period at room temperature, and both LysM-C14- and LysM-C16-loaded MEFs retained comparable antifungal activity with that of the freshly prepared MEFs. These results highlight the considerable potential of LysM-lipid-loaded MEFs as effective topical antifungal agents.
• Chitinase-activity-independent anti-insect effect of class V chitinase from fig trees (Ficus carica)2025 · Kitajima, S; Akino, T; Yoshida, H; Miura, K; Taira, T; Yazaki, K; Munakata, R; Murata, Y; Sugimori, M; Tani, N; Savadogo, EH
• Artificial Lipidation of Antifungal Proteins and Antifungal Behavior: A Case Study with Cholesterylation.2025 · Safaat M, Uchida K, Santoso P, Sato R, Taira T, Wakabayashi R, Goto M, Kamiya N
• Caleosin expression enhances plant insect resistance2025 · Sakihito Kitajima, Toshiharu Akino, Hideki Yoshida, Kenji Miura, Toki Taira, Eric Hyrmeya Savadogo, Naoki Tani

• 異種細胞界面で機能する両親媒性人工タンパク質の創製と生物機能の人為的制御2023 · 初年度の検討においては、分担研究者の若林里衣准教授の協力の下、脂質部位の構造-機能相関のための人工脂質化タンパク質の多様化とその評価を中心に検討を進めた。緑色蛍光タンパク質をモデルとし、炭素数8から22までの幅広い鎖長の脂肪酸を疎水部として有する人工脂質修飾タンパク質を調製し、これの脂質膜上での動態を、人工脂質二分子膜ならびに生細胞を用いて検証した。その結果、炭素数14以上のアルキル鎖から人工脂質二分子膜へのアンカリング能力は顕在化し、炭素数16から22までのアルキル鎖を有する緑色蛍光タンパク質は、その鎖長に依らず、巨大脂質小胞上のラフト模倣ドメインへ局在することを確認した。さらに、平面脂質二重膜上での拡散挙動の評価から、炭素数16と18の間で側方拡散が著しく抑制されることが明らかとなった。一方、Jurkat細胞を用いた生細胞膜を対象とした検討においては、人工脂質修飾蛍光タンパク質の細胞内剤化挙動が、炭素数18と20を境に大きく変化することが明らかとなった。 人工脂質修飾タンパク質の応用研究については、脂質修飾タンパク質の調製に用いるトランスグルタミナーゼの新たな変異体の取得に成功した。また、分担研究者の琉球大学平良教授の協力の下、植物由来の抗真菌酵素キチナーゼの脂質修飾と抗真菌活性の発現について検討した。特に、アルキル鎖の長さと数が異なる新規人工脂質修飾キチナーゼを調製したところ、炭素数14と16の１本のアルキル鎖を有するキチナーゼドメインがより高い抗真菌活性を示し、これらの脂質修飾が、真菌の細胞壁への浸透を促進する可能性が示唆された。さらに、リポソーム製剤との併用を評価したところ、脂質修飾キチナーゼドメインのアンカリングにより製剤の長期安定性が増すことが明らかとなった。以上より、次年度以降の研究進展に繋がる十分な成果が得られた。
• 乳管細胞を緒にして植物の新規な生体防御タンパク質を発見し作用機構を解明する2020 · コロナ対応のため特筆すべき研究実績はない。次年度以降の挽回に向けての遺伝子および植物材料の準備を行った。
• 部分疎水化が創発する両親媒性の理解を通した新たなタンパク質機能の開拓2019 · 本年度は、抗真菌活性を有するキチナーゼの脂質修飾による高機能化（琉球大学との共同研究）と、脂質部位の異なる部分疎水化タンパク質と人工細胞膜系を組み合わせた基礎検討（北陸先端科学技術大学院大学との共同研究）について、それぞれ進捗があった。 前者においては、キチナーゼの触媒ドメインとキチン結合ドメインを分割し、それぞれに異なるタイプの脂質を導入し、市販抗菌剤Amphotericin B（AMB）との組み合わせの効果について検討した。その結果、非常に興味深いことに、触媒ドメインよりも、キチン結合ドメインへの脂質導入において、抗真菌活性がより高まることを見出した。また、脂質修飾キチナーゼとの併用により、AMBの最小生育阻止濃度を顕著に低下させることができたことから、抗真菌薬の投与量の抑制に繋がる成果と考えている。リポソーム型製剤との併用においても顕著な抗真菌活性が確認されたことから、汎用的な抗真菌剤として利用できる可能性が示唆された。さらに、タンパク質の重合挙動の制御と、重合形態による抗真菌活性の向上も確認した。 後者においては、人工二分子膜上での脂質修飾タンパク質の局在化の検討に加え、細胞を用いた評価系を構築した。興味深いことに、人工系・天然系双方において脂質膜中のコレステロールの存在が脂質修飾タンパク質のアンカリングの鍵を握ることが明らかとなり、タンパク質の細胞内送達の可能性を示唆する成果も得られた。並行して、脂質修飾技術の汎用化を目指した応用検討として、IgG抗体Fc領域に結合する膜タンパク質の細胞外ドメインへの脂質修飾に関する基礎検討を実施し、学会発表を実施した。さらに、北九州高専との共同研究により、脂質修飾による血中半減期の向上が確認された。 以上の成果を、関連学会で発表すると共に学術論文に纏めた。
• 亜熱帯遺伝子資源の多様性を利用した植物キチナーゼの構造と抗真菌活性との相関解明2009 · 若手研究(B)

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