小出 隆規 (コイデ タカキ)

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所属

理工学術院 先進理工学部

職名

教授

ホームページ

http://www.chem.waseda.ac.jp/koide/

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1994年

    京都大学   薬学研究科 博士課程  

  •  
    -
    1991年

    京都大学   薬学研究科 修士課程  

  •  
    -
    1989年

    京都大学   薬学部  

学位 【 表示 / 非表示

  • 京都大学   博士(薬学)

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2007年
    -
    継続中

    早稲田大学   理工学術院 先進理工学部 化学・生命化学科   教授

  • 2006年
    -
     

    新潟薬科大学   薬学部   教授

  • 2003年
    -
     

    新潟薬科大学   薬学部   助教授

  • 2000年
    -
     

    徳島大学   工学部 生物工学科   講師

  • 1999年
    -
     

    徳島大学   工学部 生物工学科   助手

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所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    American Society for Biochemistry and Molecular Biology (ASBMB)

  •  
     
     

    フロンティア生命化学研究会

  •  
     
     

    日本ケミカルバイオロジー学会

  •  
     
     

    日本化学会

  •  
     
     

    日本細胞生物学会

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 生物分子化学

  • 薬系化学、創薬科学

  • 構造生物化学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • タンパク質、ペプチド、コラーゲン、細胞外マトリックス、創薬

論文 【 表示 / 非表示

  • 変性コラーゲンとハイブリッド形成するペプチドを用いた新たなDDSの可能性

    金井沙也伽, 小出隆規

    Drug Delivery System   35 ( 3 ) 181 - 190  2020年07月

    担当区分:最終著者, 責任著者

    DOI

  • Spatiotemporal regulation of PEDF signaling by type I collagen remodeling.

    Kazuki Kawahara, Takuya Yoshida, Takahiro Maruno, Hiroya Oki, Tadayasu Ohkubo, Takaki Koide, Yuji Kobayashi

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   117 ( 21 ) 11450 - 11458  2020年05月  [査読有り]  [国際誌]

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    Dynamic remodeling of the extracellular matrix affects many cellular processes, either directly or indirectly, through the regulation of soluble ligands; however, the mechanistic details of this process remain largely unknown. Here we propose that type I collagen remodeling regulates the receptor-binding activity of pigment epithelium-derived factor (PEDF), a widely expressed secreted glycoprotein that has multiple important biological functions in tissue and organ homeostasis. We determined the crystal structure of PEDF in complex with a disulfide cross-linked heterotrimeric collagen peptide, in which the α(I) chain segments-each containing the respective PEDF-binding region (residues 930 to 938)-are assembled with an α2α1α1 staggered configuration. The complex structure revealed that PEDF specifically interacts with a unique amphiphilic sequence, KGHRGFSGL, of the type I collagen α1 chain, with its proposed receptor-binding sites buried extensively. Molecular docking demonstrated that the PEDF-binding surface of type I collagen contains the cross-link-susceptible Lys930 residue of the α1 chain and provides a good foothold for stable docking with the α1(I) N-telopeptide of an adjacent triple helix in the fibril. Therefore, the binding surface is completely inaccessible if intermolecular crosslinking between two crosslink-susceptible lysyl residues, Lys9 in the N-telopeptide and Lys930, is present. These structural analyses demonstrate that PEDF molecules, once sequestered around newly synthesized pericellular collagen fibrils, are gradually liberated as collagen crosslinking increases, making them accessible for interaction with their target cell surface receptors in a spatiotemporally regulated manner.

    DOI PubMed

  • Peptide precursors that acquire denatured collagen-hybridizing ability by O-to-N acyl migration at physiological pH

    Sayaka Kanai, Koshi Machida, Ryo Masuda, Takaki Koide

    Organic & Biomolecular Chemistry   18 ( 15 ) 2823 - 2827  2020年  [査読有り]

    担当区分:責任著者

     概要を見る

    <p>Collagen-like peptides containing Gly-Ser <italic>O</italic>-acyl isopeptide units without self-assembling propensity serve as precursors for collagen-detecting agents.</p>

    DOI

  • Lowering the culture temperature corrects collagen abnormalities caused by HSP47 gene knockout.

    Kazunori K Fujii, Yuki Taga, Takayuki Sakai, Shinya Ito, Shunji Hattori, Kazuhiro Nagata, Takaki Koide

    Scientific reports   9 ( 1 ) 17433 - 17433  2019年11月  [査読有り]  [国際誌]

     概要を見る

    Heat shock protein 47 (HSP47) is an endoplasmic reticulum (ER)-resident molecular chaperone that specifically recognizes triple helical portions of procollagens. The chaperone function of HSP47 is indispensable in mammals, and hsp47-null mice show an embryonic lethal phenotype accompanied by severe abnormalities in collagen-based tissue structures. Two leading hypotheses are currently accepted for the molecular function of HSP47 as a procollagen-specific chaperone. One is facilitation of procollagen folding by stabilizing thermally unstable triple helical folding intermediates, and the other is inhibition of procollagen aggregation or lateral association in the ER. The aim of this study was to elucidate the functional essence of this unique chaperone using fibroblasts established from hsp47-/- mouse embryos. When the cells were cultured at 37 °C, various defects in procollagen biosynthesis were observed, such as accumulation in the ER, over-modifications including prolyl hydroxylation, lysyl hydroxylation, and further glycosylation, and unusual secretion of type I collagen homotrimer. All defects were corrected by culturing the cells at a lower temperature of 33 °C. These results indicated that lowering the culture temperature compensated for the loss of HSP47. This study elucidated that HSP47 stabilizes the elongating triple helix of procollagens, which is otherwise unstable at the body temperature of mammals.

    DOI PubMed

  • Development of a collagen-like peptide polymer via end-to-end disulfide cross-linking and its application as a biomaterial.

    Shinichiro F Ichise, Shungo Takeuchi, Shigehisa Aoki, Kazuki C Kuroda, Hiroshi Nose, Ryo Masuda, Takaki Koide

    Acta biomaterialia   94   361 - 371  2019年08月  [査読有り]  [国際誌]

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    Collagen is the most abundant protein in the animal kingdom and has a unique triple-helical structure. It not only provides mechanical strength to tissues, but also performs specific biological functions as a multifaceted signaling molecule. Animal-derived collagen is therefore widely used as a biocompatible material in vitro and in vivo. In this study, we developed a novel peptide-based material that mimicked both the polymeric properties and a selected biological function of native collagen. This material was prepared by end-to-end multiple disulfide cross-linking of chemically synthesized triple-helical peptides. The peptide polymer showed a gel-forming property, and receptor-specific cell binding was observed in vitro by incorporating a peptide harboring an integrin α2β1-binding sequence. Furthermore, cell signaling activity and biodegradability were tunable according to the polymer contents. The results demonstrated the potential of this material as a designer collagen. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: Collagen is a useful biomaterial with the gel-forming property. It also exhibits various biological activities through the interaction of specific amino acid sequences displayed on the triple helix with functional biomacromolecules. Here we report a novel synthetic material, artificial collagen, by end-to-end cross-linking of chemically synthesized collagen-like triple-helical peptides. The material allows independent regulation of polymer properties, i.e. gel stiffness, and sequence-specific bioactivities by altering peptide compositions. This material can also be variously shaped, for example, thin films with high transparency. In addition, it has low inflamatogenic properties and tunable biodegradability in vivo.

    DOI PubMed

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • 「科学者の研究倫理-化学・ライフサイエンスを中心に」

    田中智之, 小出隆規, 安井裕之

    東京化学同人  2018年06月

Misc 【 表示 / 非表示

  • コラーゲン様ペプチドのコンフォメーション依存的な細胞内への移行

    山崎ちさと, 中瀬生彦, 遠藤裕之, 岸本沙耶, 増山祥弘, 二木史朗, 小出隆規

    第49回ペプチド討論会 ,かごしま県民交流センター(鹿児島)    2012年11月  [査読有り]

  • 細胞内に移行するコラーゲン様ペプチドのデザイン

    小出隆規, 遠藤裕之, 中瀬生彦, 二木史朗

    第3回関東支部大会 ,東京    2009年09月  [査読有り]

産業財産権 【 表示 / 非表示

  • 抗菌生物活性を有するコラーゲン様ペプチド及びその組成物

    小出 隆規, 増田 亮, 工藤 正和, 太宰 結

    特許権

  • コラーゲン様ペプチドからなる薬物担体

    山崎 ちさと, 安井 裕之, 高尾 敏文, 粟田 ちひろ, 小出 隆規

    特許権

  • コラーゲンへの結合活性を有する環状ペプチド

    特許権

  • コラーゲン様構造を有する重合ペプチド及びゲル

    特許6455862

    小出 隆規, 市瀬 慎一郎, 竹内 俊吾, 能勢 博

    特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 酵母に発現させた3重らせん型ランダムペプチドライブラリからの創薬リードの探索

    研究期間:

    2020年04月
    -
    2023年03月
     

     概要を見る

    ペプチドは、低分子量医薬品や抗体医薬の中間のサイズを有する分子であり、これらの特長を併せ持つことができるポテンシャルを有している。しかしながら、一般的なペプチドは生体内で容易に分解される。本研究で用いる3重らせん型ペプチドは、生体内での易分解性を克服している。したがって、生物活性を有する3重らせん型ペプチドは医薬品のリードとなることが期待される。本研究では、ランダムで多様な3重らせん型ペプチドのライブラリから、生物活性を有するペプチドを取得することを目的とするものである

  • テネイシンXーTRPチャネル系を標的とした神経麻痺性角膜症の新規治療戦略の確立

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2023年03月
     

     概要を見る

    【目的】TNX欠失(KO)マウスでは角膜上皮創傷治癒における角膜知覚神経の形態形成と角膜上皮創傷治癒過程での神経ペプチド発現の変化をC57/BL6(WT)マウスと比較検討した。【方法】(1)片眼に直径2mmの角膜上皮欠損モデルを作製した。創閉鎖まで6時間おきにフルオレスセインで染色し、角膜上皮欠損の治癒過程を実体顕微鏡で撮影し欠損残存面積を統計学的に比較検討した。また各ステージごとに 眼球を摘出し、パラフィン切片を作成後、組織学的、免疫組織学的に比較検討した。(2) 同モデルで経時的に屠殺後摘出したWTとKOマウスの角膜をTUJ1で免疫染色し、フラットマウント標本で蛍光顕微鏡下で観察し、角膜知覚神経の形態と再生の程度を比較検討した。(3)WTとKOマウスを使用しコシェボネ角膜知覚計を用いて角膜知覚を計測し比較検討した。【結果】(1)KOマウスではWTマウスと比較し角膜上皮欠損の閉鎖が12時間後、18時間後、24時間後で有意に著明に遅延した。テネイシンX

  • テネイシンXーTRPチャネル系を標的とした神経麻痺性角膜症の新規治療戦略の確立

    基盤研究(C)

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2023年03月
     

     概要を見る

    【目的】TNX欠失(KO)マウスでは角膜上皮創傷治癒における角膜知覚神経の形態形成と角膜上皮創傷治癒過程での神経ペプチド発現の変化をC57/BL6(WT)マウスと比較検討した。【方法】(1)片眼に直径2mmの角膜上皮欠損モデルを作製した。創閉鎖まで6時間おきにフルオレスセインで染色し、角膜上皮欠損の治癒過程を実体顕微鏡で撮影し欠損残存面積を統計学的に比較検討した。また各ステージごとに 眼球を摘出し、パラフィン切片を作成後、組織学的、免疫組織学的に比較検討した。(2) 同モデルで経時的に屠殺後摘出したWTとKOマウスの角膜をTUJ1で免疫染色し、フラットマウント標本で蛍光顕微鏡下で観察し、角膜知覚神経の形態と再生の程度を比較検討した。(3)WTとKOマウスを使用しコシェボネ角膜知覚計を用いて角膜知覚を計測し比較検討した。【結果】(1)KOマウスではWTマウスと比較し角膜上皮欠損の閉鎖が12時間後、18時間後、24時間後で有意に著明に遅延した。テネイシンXは創傷なしではWTマウスの角膜中央部にほとんど発現していないが、角膜上皮欠損作製後に24時間後をピークとして角膜上皮基底部を中心に発現が増強した。HE染色ではWTでは著名な炎症細胞の浸潤をみとめたが、KOでは炎症細胞の浸潤が抑制されていた。phospho p38、MPO、IL-6はKOで角膜上皮基底部の発現が抑制されていた。F4/80はWTとKOで差はみられなかった。(2)創傷なしの角膜中央部ではWT、KO共に知覚神経が密に存在していることが確認されWTとKOで差はみられなかった。24時間後の上皮再生部分においてはWTとKOで明らかな差はみられなかった。(3)KOで角膜知覚は有意に低下していた。【結論】TNXは角膜上皮治癒に必要である。TNXの角膜知覚神経構築への関与は免疫染色では確認されなかった。当初の予定通り、TNX欠失マウスが生まれ次第順次実験を遂行している。今後、TNX欠失マウスの繁殖が順調に行けば、n数を必要とするreal time RT-PCRでの定量的な比較検討に以降できる。また TRPファミリーとの関連も順次調査する予定である

  • 拡張したランダムペプチド集団から効率的に薬物リードを取得する方法の開発

    研究期間:

    2020年07月
    -
    2022年03月
     

     概要を見る

    本研究では、ヘテロキラルなランダムライブラリから生物活性ペプチドを取得する方法を確立する。ビーズ当たり2^n種のジアステレオマーを提示できるone-bead-2^n-peptideライブラリから、標的タンパク質と結合するアミノ酸配列を決定した後、マルチペプチド合成を用いて結合活性を示すジアステレオマーを同定する。ここでは標的を抗体医薬に絞り、そのmimotopeを取得するプロトコルを確立する。特に、1ビーズ上にあるペプチド総量の1/2^nしかない単一のジアステレオマーへの結合を検出するために、Rolling Circle Amplificationを用いたシグナル増幅による高感度化を図る

  • 人工コラーゲン様ポリペプチドを用いた黄斑円孔治療用デバイス開発

    研究期間:

    2018年
    -
    2021年
     

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 3重らせん型ランダムペプチドライブラリからの生物活性ペプチドの探索

    2020年   増田 亮

     概要を見る

    コラーゲンは特徴的な3重らせん構造を有し、その3重らせん構造上に提示された特異なアミノ酸配列をタンパク質などの生体高分子が認識し、結合することで細胞の接着や分化といったさまざまな生物機能を発揮・制御している。我々はランダム領域を含むようにデザインした3重らせんペプチドライブラリを酵母内に構築し、そのなかからtwo-hybridアッセイによって標的タンパク質と結合するペプチドを選択することとした。標的として血管新生阻害タンパク質である色素上皮由来因子(pigment epithelium-derived factor, PEDF)を用い、スクリーニングを行った結果、天然のコラーゲンには存在しない新規な3重らせんペプチド配列を複数取得した。

  • 血栓形成を抑制する人工コラーゲンコーティング剤の開発

    2019年   市瀬慎一郎

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    我々はこれまでに、天然コラーゲンがもつ機能性アミノ酸配列を組み込むことで、特定の生物活性を付与できる人工コラーゲン様マテリアルを開発してきた。これを利用すれば、血液凝固を促進あるいは阻害するバイオマテリアルを作ることができると期待できる。今回我々は、種々のアミノ酸配列を別個に組み込んだ人工コラーゲンを作製し、それに対する血小板の接着・凝集を調べ、どの配列が血液凝固に大きく寄与しているのかを調べた。その結果、インテグリンやディスコイジンドメイン受容体、シンデカンに結合する配列に対し、血小板の結合が見られた。加えて、人工コラーゲンそのものがglycoprotein VIのリガンドとして働き、凝集を促進している可能性が示唆された。

  • 生体内コラーゲンの分子状態の可視化と医療への応用を目指した新規環状ペプチドの開発

    2019年   金井沙也伽

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    我々が開発した環状コラーゲン様ペプチド(cCMP)は、コラーゲン3重らせんの緩んだ部分にハイブリッド形成することにより、それを検出できるプローブである。しかし、保存中にcCMP同士がオリゴマー化し、変性コラーゲンへの結合能を失うことが問題であった。今回我々は、cCMPを構成するペプチド鎖内に、O-アシルイソペプチドを導入したものを設計・合成した。このO-アシルイソペプチド型cCMPは、酸性水溶液中では安定に存在したが、pHを7.4に変化させることで、O→Nアシル転移反応によりアミド型cCMPに変換され、変性コラーゲン結合能を獲得した。今回開発したcCMP前駆体は、変性コラーゲンを標的とした新規セラノスティクスのプロドラッグとして有望である。

  • 緩んだコラーゲンを特異的に検出できるペプチドの構造最適化

    2018年   瀧田講

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    コラーゲンの3重らせんが緩んだ部分にハイブリッド形成して結合するペプチド(cCMP)の構造最適化研究を実施した。従来型cCMPはペプチド同士での3重らせん形成に伴い自己集合する性質があったため、使用直前に加熱変性する必要があり、これが実用化における問題であった。本研究では、cCMPを構成するペプチド鎖への電荷の導入および主鎖構造への歪の導入により、この問題を解決しようとした。多数作成した改変分子の中から、コラーゲンへのハイブリッド能を維持しつつ、自己集合能が低減された分子が得られた。この最適化cCMPを用いて、in vitroで変性コラーゲンを検出できた。また、その感度は、抗コラーゲン抗体のそれに匹敵した。

  • 新規ペプチド性タグ創出のためのヘテロキラルランダムペプチドライブラリの構築と利用

    2018年   増田亮, 宇田川雛子

     概要を見る

    ランダムペプチドライブラリは、モノクローナル抗体(mAb)に対するepitopeの同定あるいはepitopeを模倣するmimotopeの取得に有用である。これまでにファージディスプレイ系によるランダムペプチドライブラリからmAbに対する数々のepitope/momotopeが取得されてきた。本研究では、探索可能なケミカルスペースを拡張するために、L、D-アミノ酸が混在したヘテロキラルなペプチドをも探索範囲に含めたランダムライブラリからのスクリーニングシステムを開発した。本ペプチドライブラリは従来のsplit-and-mix法を応用して構築した。この中から抗エンドルフィンmAbに対するヘテロキラルなmimotopeを複数取得できた。その中には、μ-オピオイド受容体特異的なリガンドとして働く新規ペプチドも見つかった。

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現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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