上田 卓也 (ウエダ タクヤ)

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所属

理工学術院 大学院先進理工学研究科

職名

教授(任期付)

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

  • 1981年04月
    -
    1984年03月

    東京大学   大学院農学系研究科   農芸化学専攻博士課程  

  •  
    -
    1984年

    東京大学   Graduate School, Division of Agricultural Science  

  • 1979年04月
    -
    1981年03月

    東京大学   大学院農学系研究科   農芸化学専攻修士課程  

  • 1977年04月
    -
    1979年03月

    東京大学   農学部   農芸化学科  

  •  
    -
    1979年

    東京大学   Faculty of Agriculture  

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学位 【 表示 / 非表示

  • 東京大学   農学修士

  • 東京大学   農学博士

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2019年04月
    -
    継続中

    早稲田大学   先進理工学研究科   生命理工学専攻

  • 2015年04月
    -
    2019年03月

    東京大学   大学院領域創成科学研究科 メディカル情報生命専攻   教授

  • 2004年04月
    -
    2016年03月

    東京大学   大学院新領域創成科学研究科 メディカルゲノム専攻   教授

  • 2011年04月
    -
    2013年03月

    東京大学   大学院新領域創成科学研究科   研究科長

  • 1999年04月
    -
    2004年03月

    東京大学   大学院新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻   教授

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所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    日本生物物理学会

  •  
     
     

    日本RNA学会

  •  
     
     

    無細胞生命科学研究会

  •  
     
     

    農芸化学会

  •  
     
     

    生化学会

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 構造生物化学

  • 分子生物学

  • 生物分子化学

  • 生物物理学

  • 機能生物化学

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研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • リボソーム

  • 生体外蛋白質合成系

  • tRNA

  • シャペロン

  • フォールディング

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論文 【 表示 / 非表示

  • Reconstituted cell-free protein synthesis using in vitro transcribed tRNAs.

    Keita Hibi, Kazuaki Amikura, Naoki Sugiura, Keiko Masuda, Satoshi Ohno, Takashi Yokogawa, Takuya Ueda, Yoshihiro Shimizu

    Communications biology   3 ( 1 ) 350 - 350  2020年07月  [査読有り]  [国際誌]

     概要を見る

    Entire reconstitution of tRNAs for active protein production in a cell-free system brings flexibility into the genetic code engineering. It can also contribute to the field of cell-free synthetic biology, which aims to construct self-replicable artificial cells. Herein, we developed a system equipped only with in vitro transcribed tRNA (iVTtRNA) based on a reconstituted cell-free protein synthesis (PURE) system. The developed system, consisting of 21 iVTtRNAs without nucleotide modifications, is able to synthesize active proteins according to the redesigned genetic code. Manipulation of iVTtRNA composition in the system enabled genetic code rewriting. Introduction of modified nucleotides into specific iVTtRNAs demonstrated to be effective for both protein yield and decoding fidelity, where the production yield of DHFR reached about 40% of the reaction with native tRNA at 30°C. The developed system will prove useful for studying decoding processes, and may be employed in genetic code and protein engineering applications.

    DOI PubMed

  • In vitro reconstitution of functional small ribosomal subunit assembly for comprehensive analysis of ribosomal elements in E. coli

    Shimojo, Masaru, Amikura, Kazuaki, Masuda, Keiko, Kanamori, Takashi, Ueda, Takuya, Shimizu, Yoshihiro

    Communications Biology   3 ( 1 ) 142 - 142  2020年  [査読有り]

  • High-resolution crystal structure of peptidyl-tRNA hydrolase from Thermus thermophilus.

    Ami Matsumoto, Yuji Uehara, Yoshihiro Shimizu, Takuya Ueda, Toshio Uchiumi, Kosuke Ito

    Proteins   87 ( 3 ) 226 - 235  2019年03月  [査読有り]  [国際誌]

     概要を見る

    Peptidyl-tRNA hydrolase (Pth) cleaves the ester bond between the peptide and the tRNA of peptidyl-tRNA molecules, which are the products of defective translation, to recycle the tRNA for further rounds of protein synthesis. Pth is ubiquitous in nature, and its activity is essential for bacterial viability. Here, we have determined the crystal structure of Pth from Thermus thermophilus (TtPth) at 1.00 Å resolution. This is the first structure of a Pth from a thermophilic bacterium and the highest resolution Pth structure reported so far. The present atomic resolution data enabled the calculation of anisotropic displacement parameters for all atoms, which revealed the directionality of the fluctuations of key regions for the substrate recognition. Comparisons between TtPth and mesophilic bacterial Pths revealed that their structures are similar overall. However, the structures of the N- and C-terminal, loop-helix α4, and helix α6 regions are different. In addition, the helix α1 to strand β4 region of TtPth is remarkably different from those of the mesophilic bacterial Pths, because this region is 9 or 10 amino acid residues shorter than those of the mesophilic bacterial Pths. This shortening seems to contribute to the thermostability of TtPth. To further understand the determinants for the thermostability of TtPth, we compared various structural factors of TtPth with those of mesophilic bacterial Pths. The data suggest that the decreases in accessible surface area and thermolabile amino acid residues, and the increases in ion pairs, hydrogen bonds, and proline residues cooperatively contribute to the thermostability of TtPth.

    DOI PubMed

  • The bacterial protein YidC accelerates MPIase-dependent integration of membrane proteins

    Sasaki M, Nishikawa H, Suzuki S, Moser M, Huber M, Sawasato K, Matsubayashi H, Kumazaki K, Tsukazaki T, Kuruma Y, Nureki O, Ueda T, Nishiyama K

    J Biol Chem   294   18898 - 18908  2019年  [査読有り]

    DOI

  • CdsA is involved in biosynthesis of glycolipid MPIase essential for membrane protein integration in vivo

    Sawasato K, Sato R, Nishikawa H, Iimura N, Kamemoto Y, Fujikawa K, Yamaguchi T, Kuruma Y, Tamura Y, Endo T, Ueda T, Shimamoto K, Nishiyama K.-I

    Scientific Reports   9 ( 1 )  2019年  [査読有り]

    DOI

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • Molecular mechanism of the genetic code variations found in Candida species and its implications in evolution of the genetic code

    The translational apparatns Structure, Function, Regulation, Evolution  1993年

Misc 【 表示 / 非表示

  • タンパク質膜挿入反応に関与する糖脂質酵素MPlaseは生育に必須である

    沢里 克宏, 佐藤 諒, 西川 華子, 飯村 直樹, 藤川 紘樹, 山口 敏幸, 車 ゆうてつ, 田村 康, 遠藤 斗志也, 上田 卓也, 島本 啓子, 西山 賢一

    生命科学系学会合同年次大会   2017年度   [4AT26 - 09(3P  2017年12月

  • タンパク質の溶解度と配列・構造特徴との網羅的相関解析

    中村周吾, 丹羽達也, 清水謙多郎, 田口英樹, 上田卓也

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   16th   28  2016年05月

    J-GLOBAL

  • タンパク質の溶解度と配列・構造特徴の相関解析および溶解度予測ツールの開発

    中村周吾, 丹羽達也, 田口英樹, 上田卓也

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   15th   143  2015年05月

    J-GLOBAL

  • mRNA配列に制御された翻訳終結反応の解析

    高橋俊太郎, 上田卓也, 岡畑惠雄

    日本RNA学会年会要旨集   14th   88  2012年07月

    J-GLOBAL

  • 翻訳速度と翻訳異常終結の関連性評価

    廣瀬敦, 高橋俊太郎, 上田卓也, 岡畑惠雄

    日本RNA学会年会要旨集   14th   201  2012年07月

    J-GLOBAL

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産業財産権 【 表示 / 非表示

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受賞 【 表示 / 非表示

  • JB論文賞

    2012年   日本生化学会  

  • JB論文賞

    1995年   日本生化学会  

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 進化工学

  • 蛋白質合成系の研究

  • Study on the Protein synthesis

特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 遺伝暗号の起源の解明の研究

    2019年  

     概要を見る

    遺伝暗号表の成立過程の解明は、生命の起源を解き明かすことである。本課題では、清水幹夫によって提唱されたtRNAのアンチコドンとディスクリミネーター塩基がC4Nコンプレックスを形成し、この複合体上のポケットでアミノ酸が認識・選択されることで遺伝暗号が生まれたとするC4N仮説を実証することを目的としている。いくつかのアミノ酸と対応するアンチコドンの分子模型を作製し、その相互作用を検討したところ、相互作用は可能であるが、水溶液中では、水分子の存在により容易に減弱される弱い相互作用であり、アミノ酸とRNAのみでは立体的な相互作用が困難であることが明らかとなった。この点については、水分子を排除し安定な環境を与える足場の分子を想定することで克服できると考えた。さまざまの分子を検討したが、以下の三点からリン酸のポリマー(ポリリン酸)が足場分子であるという作業仮説を持つに至った。①アミノ酸やヌクレオチドの脱水重合反応を促進しうる強い脱水分子である。②アンチコドンのリン酸部分に対して強く反発すること、また③アミノ酸のアミノ基を外側に固定すること、でアンチコドンの塩基部分とアミノ酸の相互作用を安定化しうる。さらに、現在のタンパク質合成系では、アミノ酸はATPのトリ(ポリ)リン酸部分の加水分解と共役してアミノ酸がAMPと共有結合を形成することで活性化されることを考えると、原始タンパク質合成系では、ポリリン酸は単なる安定化するのではなく触媒的に機能していた可能性がある。以上の考えに基づいて、ポリリン酸存在下での核酸によるアミノ酸の選択と重合からなる原始タンパク質合成系のモデルを構築した。ポリリン酸の生命の起源への関与を実験的に検討するために、現在さまざまな鎖長のポリリン酸を作製もしくは購入し、ポリリン酸による原始タンパク質合成系の実験的再現を進めている。これらのポリリン酸存在下でのアミノ酸の重合反応の最適条件を現在検討している。

  • 人工細胞を指向したバイオシステムの無細胞合成系の開発

    2019年  

     概要を見る

    人工細胞の構築は合成生物学の目標の一つであり、再構築型無細胞タンパク質合成系PURE systemはその基幹システムとなることが期待されている。しかし、PURE systemを人工細胞へと発展させるためには、PURE systemが増殖し、またエネルギーを生産するシステムへと改良する必要がある。そのために、DNAからのリボソームの合成システム、転写系合成したtRNAによるPURE systemの構築、エネルギー生産細胞の合成、の三つのプロジェクトを推進し以下の成果を得た。大腸菌の小サブユニットについては、すでに個別精製したリボソームタンパク質とrRNAからの再構成に成功している。本課題では、リボソームタンパク質をDNAからPURE systemにより転写翻訳で合成し、rRNA存在下で30Sサブユニットとしてアセンブルさせ、その翻訳活性を解析した。転写合成するrRNAのanti-SD領域を人工配列に置換し、新規に再構成された30SとPURE system内の天然の30Sを区別した。解析の結果、新規に再構成した30Sサブユニットは翻訳活性を有することが示された。この結果は、Communications Biologyの投稿し受理された。また、50Sサブユニットについては、個別精製したリボソームタンパク質と23SrRNAと5Sからの再構成を行った。ショ糖密度勾配による超遠心による解析から再構成されていることが示され、また50Sサブユニットが活性は低いものの翻訳活性を有していることが示された。現在は、DNAから50Sサブユニットの合成を試みている。大腸菌の開始tRNAと20種類の伸長tRNAを試験管内転写系によって合成した。これらのtRNAは、天然のtRNAよりも活性は低いものの、翻訳活性を有していることが示された。この結果は、Nature Communicationに投稿し、現在formal peer review中である。転写rRNAに酵素的に修飾塩基を導入することで翻訳活性を向上させることに成功した。また個別の転写tRNAについてコドンの誤読度の評価を行い、高い忠実性を有していることが示された。バクテリオロドプシンとATP合成酵素をPUREで発現させたエネルギー(ATP)生産人工細胞の構築については、2019年3月にNature Communicationに発表している。このシステムはバクテリオロドプシンとATP合成酵素のF0部分のみをPURE systemでDNAから合成しリポソーム上に挿入したものであり、ATP合成酵素のF1部分はPURE systemでの発現量が不十分であり、天然のものを用いていた。本年度は、PURE systemの翻訳活性をさらに改善し、ATP合成酵素のF1部分もDNAからの合成が可能であることが示唆された。

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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担当経験のある科目(授業) 【 表示 / 非表示

  • 基礎講義Ⅱ

    東京大学  

  • 分子生物学II

    東京大学