Research activity information

• Nov. 2016 日本生物物理学会, 学生発表賞


• Mar. 2016 東京大学大学院広域科学専攻, 広域科学専攻奨励賞

• Amino acid deaminase outperforms transaminase in α-keto acid production from amino acids.

  Ryo Nasuno, Hisashi Kudo, Keiji Fushimi, Ryota Hidese, Akihiko Kondo, Tomohisa Hasunuma

  α-Keto acids are central metabolic intermediates that serve as precursors for a broad range of valuable compounds, including alcohols, organic acids, and alkanes. Therefore, efficient biosynthesis of α-keto acids from α-amino acids is essential for microbial production of α-keto acids-derived products. While transaminases have traditionally been employed for this conversion, their dependence on α-ketoglutarate and reversibility can impose metabolic burdens and limit yield. Recently, amino acid deaminases (AADs) have been used for conversion of amino acids to α-keto acids, because AADs catalyze irreversible oxidative deamination without any co-substrate and thus may offer advantages for α-keto acid production. Here, we experimentally demonstrated the superiority of AADs over transaminases in amino acid-to-α-keto acid conversion for the first time, using the production of indole-3-acetic acid from tryptophan as a case study. Escherichia coli cells expressing AAD genes from Proteus myxofaciens or P. mirabilis exhibited higher production of indole-3-acetic acid and indole-3-pyruvic acid, which is a direct product from tryptophan and an intermediate for indole-3-acetic acid production, than transaminases. Our kinetic analysis revealed that AADs exhibited higher affinity towards tryptophan than transaminases, contributing to higher production rate. This is the first report to demonstrate the superiority of AADs over transaminases for α-keto acids production. Furthermore, AADs showed better performance in the bioconversion of leucine, valine, and phenylalanine to their corresponding α-keto acids than transaminases. These findings establish AADs as promising biocatalysts for α-keto acid synthesis, supporting their use in pathway design for bioproduction of α-keto acid-derived compounds.

  Apr. 2026, Metabolic engineering, 96, 234 - 242, English, International magazine

  Scientific journal

  Link to Kobe Univ. Repository (Kernel)


• PCA-Based Database Mining Enables the Discovery of Bacterial Carbene Transferases for Stereodivergent Cyclopropanation.

  Shunsuke Kato, Koki Takeuchi, Kohei Umeda, Hisashi Kudo, Tomohisa Hasunuma, Takashi Hayashi

  Protein engineering is a practical approach to providing enzymes with an "abiotic" catalytic activity. However, it remains difficult to explore the full diversity of natural sequence space through the engineering of a single specific protein. As an alternative to these protein engineering approaches, we here demonstrate a database mining approach using a principal component analysis (PCA)-based clustering method to facilitate the identification of promising enzyme candidates. As a proof of concept, we applied this method to the cyclopropanation of styrene, and the sequence space of bacterial globins in the database was extensively investigated. By screening 275 globins from 171 different organisms, we successfully discovered enzymes capable of catalyzing stereodivergent carbene transfer reactions. Furthermore, statistical analyses of sequence data allowed us to detect characteristic structural properties of these globins, which determine the unique stereoselectivity of cyclopropanation. While these bioinformatics tools have primarily been applied to predict enzymes' natural biological functions, this study demonstrates their applicability to exploring enzyme candidates for abiotic reactions unrelated to their native biological activity. Given the increasing interest in biocatalytic applications beyond natural reactivity, this PCA-based mining approach provides a promising direction for expanding the functional diversity of biocatalysts.

  Mar. 2026, Angewandte Chemie (International ed. in English), 65(10) (10), e26025, English, International magazine

  Scientific journal

  Link to Kobe Univ. Repository (Kernel)


• Identification of Subfamily Specific Residues within Highly Active and Promiscuous Alcohol Dehydrogenases

  Ryota Hidese, Kanae Sakai, Musashi Takenaka, Keiji Fushimi, Hisashi Kudo, Kenya Tanaka, Ryo Nasuno, Christopher J. Vavricka, Akihiko Kondo, Tomohisa Hasunuma

  Jun. 2025, ACS CATALYSIS, 15(14) (14), 11931 - 11943, English

  Scientific journal

  Link to Kobe Univ. Repository (Kernel)


• Synthesis of a natural core substrate with lignin-xylan cross-linkage for unveiling the productive kinetic parameters of glucuronoyl esterase.

  Sangho Koh, Yasuko Saito, Hisashi Kudo, Seiichi Taguchi, Akio Kumagai, Masahiro Mizuno, Masahiro Samejima, Yoshihiko Amano

  Nov. 2024, Biochemical and biophysical research communications, 734, 150642 - 150642, English, International magazine

  Scientific journal

  Link to Kobe Univ. Repository (Kernel)


• Structure and Function of Gli123 Involved in Mycoplasma mobile Gliding.

  Daiki Matsuike, Yuhei O Tahara, Takahiro Nonaka, Heng Ning Wu, Tasuku Hamaguchi, Hisashi Kudo, Yuuki Hayashi, Munehito Arai, Makoto Miyata

  Mar. 2023, Journal of bacteriology, 205(3) (3), e0034022, English, International magazine

  Scientific journal


• A comparative study of unpasteurized and pasteurized frozen whole hen eggs using size-exclusion chromatography and small-angle X-ray scattering.

  Yoshiki Oka, Hiroko Yukawa, Hisashi Kudo, Koji Ooka, Manami Wada, Shunji Suetaka, Mari Chang, Hidenobu Kawai, Ryouji Tanaka, Masahiro Ichikawa, Takahisa Suzuki, Yuuki Hayashi, Akihiro Handa, Munehito Arai

  Jun. 2022, Scientific reports, 12(1) (1), 9218 - 9218, English, International magazine

  Scientific journal


• Intron-Encoded Domain of Herstatin, An Autoinhibitor of Human Epidermal Growth Factor Receptors, Is Intrinsically Disordered.

  Daisuke Tashiro, Shunji Suetaka, Nao Sato, Koji Ooka, Tomoko Kunihara, Hisashi Kudo, Junichi Inatomi, Yuuki Hayashi, Munehito Arai

  2022, Frontiers in molecular biosciences, 9, 862910 - 862910, English, International magazine

  Scientific journal


• Production and characterization of recombinant P1 adhesin essential for adhesion, gliding, and antigenic variation in the human pathogenic bacterium, Mycoplasma pneumoniae.

  Tsuyoshi Kenri, Yoshito Kawakita, Hisashi Kudo, U Matsumoto, Shigetarou Mori, Yukio Furukawa, Yuhei O Tahara, Keigo Shibayama, Yuuki Hayashi, Munehito Arai, Makoto Miyata

  Jan. 2019, Biochemical and biophysical research communications, 508(4) (4), 1050 - 1055, English, International magazine

  Scientific journal


• Identification of non-conserved residues essential for improving the hydrocarbon-producing activity of cyanobacterial aldehyde-deformylating oxygenase.

  Hisashi Kudo, Yuuki Hayashi, Munehito Arai

  2019, Biotechnology for biofuels, 12, 89 - 89, English, International magazine

  Scientific journal


• Improving hydrocarbon production by engineering cyanobacterial acyl-(acyl carrier protein) reductase.

  Hisashi Kudo, Yuuki Hayashi, Munehito Arai

  2019, Biotechnology for biofuels, 12(1) (1), 291 - 291, English, International magazine

  Scientific journal


• Cyanobacterial Enzymes for Bioalkane Production.

  Munehito Arai, Yuuki Hayashi, Hisashi Kudo

  2018, Advances in experimental medicine and biology, 1080, 119 - 154, English, International magazine

  Scientific journal


• Comparison of aldehyde-producing activities of cyanobacterial acyl-(acyl carrier protein) reductases.

  Hisashi Kudo, Ryota Nawa, Yuuki Hayashi, Munehito Arai

  2016, Biotechnology for biofuels, 9, 234 - 234, English, International magazine

  Scientific journal

• Development of aldehyde-deformylating oxygenase with substrate specificity toward medium-chain aldehydes by computational enzyme design

  工藤恒, 近藤昭彦, 蓮沼誠久

  2024, 日本生物工学会大会講演要旨集, 76th


• Development of aldehyde-deformylating oxygenase with substrate specificificity toward various carbon chain length aldehydes

  工藤恒, VAVRICKA Christopher J., 伏見圭司, 蓮沼誠久, 近藤昭彦

  2022, 日本生物工学会大会講演要旨集, 74th


• Development of alpha-keto acid decarboxylase for tailor-made bio-production

  伏見圭司, 秀瀬涼太, 秀瀬涼太, VAVRICKA Christopher J., 工藤恒, 蓮沼誠久, 蓮沼誠久, 近藤昭彦, 近藤昭彦

  2022, 日本生物工学会大会講演要旨集, 74th


• 藻類バイオマス利用のための新しい生物工学(後編)ラン藻が持つアルカン合成関連酵素の高活性化

  林勇樹, 工藤恒, 新井宗仁, 新井宗仁

  2021, 生物工学会誌, 99(9) (9)


• バイオ燃料生産に向けたラン藻由来アルカン合成酵素の高活性化

  工藤恒, 林勇樹, 新井宗仁

  2020, バイオサイエンスとインダストリー, 78(4) (4)


• Structural Analysis of MMOB1620 Composing the Motor of Mycoplasma mobile

  佐藤宏樹, 児玉彩, 工藤恒, 大岡紘治, 季高駿士, 林勇樹, 新井宗仁, 新井宗仁, 宮田真人, 宮田真人

  2020, KEK Progress Report (Web), (2020-6) (2020-6)


• 酵素の高機能化によるバイオ燃料の生産性の向上

  工藤恒, 林勇樹, 新井宗仁

  2020, クリーンエネルギー, 29(5) (5)


• ラン藻由来アルカン合成関連酵素の複合体構造のSAXS解析

  CHANG Mari, 工藤恒, 大岡紘治, 季高駿士, 佐野美桜, 林勇樹, 新井宗仁, 新井宗仁

  2019, KEK Progress Report (Web), (2019-7) (2019-7)


• アルカン合成関連酵素間の結合に必要な静電相互作用

  張マリ, 榛葉啓悟, 工藤恒, 季高駿士, 大岡紘治, 佐野美桜, 林勇樹, 新井宗仁, 新井宗仁

  2019, 日本細胞生物学会大会(Web), 71st


• ラン藻由来アルカン合成関連酵素の高活性化に重要な非保存部位の探索

  工藤恒, 張マリ, 大岡紘治, 季高駿士, 佐野美桜, 林勇樹, 新井宗仁, 新井宗仁

  2019, 日本細胞生物学会大会(Web), 71st


• ラン藻由来アシルACP還元酵素の変異解析による炭化水素合成量の向上

  工藤恒, 林勇樹, 新井宗仁

  2018, 日本農芸化学会大会講演要旨集(Web), 2018


• 変異解析によるラン藻由来アルカン合成関連酵素の機能発現に重要な部位の同定

  工藤恒, 野村匡志, 林勇樹, 新井宗仁

  2018, 日本生物工学会大会講演要旨集, 70th


• ラン藻由来アルカン合成関連酵素の立体構造解析

  工藤恒, CHANG Mari, 河合秀信, 岡芳樹, 和田愛未, 季高駿士, 大岡紘治, 末松佑麿, 吉崎慧, 林勇樹, 新井宗仁, 新井宗仁

  2018, KEK Progress Report (Web), (2018-7) (2018-7)


• 天然変性タンパク質HIV-1 Tatの構造特性と分子認識

  椢原朋子, 林勇樹, 工藤恒, 河合秀信, 岡芳樹, 新井宗仁, 新井宗仁

  2018, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 18th


• X線溶液散乱法による天然変性タンパク質の立体構造解析

  椢原朋子, 田代大祐, 林勇樹, 工藤恒, 河合秀信, 岡芳樹, CHANG Mari, 和田愛未, 新井宗仁

  2017, KEK Progress Report (Web), (2017-10) (2017-10)


• ラン藻由来アルカン合成関連酵素群の機能解析

  工藤恒, 名和良太, 林勇樹, 林勇樹, 新井宗仁, 新井宗仁

  2017, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 17th


• 人工改変による機能性タンパク質の開発と応用 ラン藻由来アルカン合成関連酵素の高活性化と軽油生産性の向上

  新井宗仁, 林勇樹, 工藤恒

  2017, 月刊ファインケミカル, 46(2) (2)


• 天然変性タンパク質HIV-1 Tatの亜鉛とpHに依存した構造多様性

  椢原朋子, 林勇樹, 工藤恒, 河合秀信, 岡芳樹, 新井宗仁

  2017, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 17th


• 合理的設計による新規抗体精製用アフィニティーリガンドの開発

  岡芳樹, 澤田泰平, 渡辺尚大, 工藤恒, 和田愛未, 河合秀信, 張マリ, 林勇樹, 新井宗仁, 新井宗仁

  2017, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 17th


• 中性に近いpHで抗体を精製可能な新規アフィニティーカラムの開発

  岡芳樹, 澤田泰平, 渡辺尚大, 工藤恒, 和田愛未, 河合秀信, 張マリ, 林勇樹, 新井宗仁, 新井宗仁

  2017, 日本生化学会大会(Web), 90th


• ラン藻由来アルカン合成関連酵素の構造機能解析

  工藤恒, 名和良太, 林勇樹, 新井宗仁, 新井宗仁

  2016, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 16th


• 天然変性タンパク質HIV-1Tatの立体構造解析

  椢原朋子, 林勇樹, 工藤恒, 河合秀信, 岡芳樹, 新井宗仁

  2016, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 16th


• マイコプラズマGli349タンパク質の立体構造解析

  和田愛未, 野村芳弘, 林勇樹, 林勇樹, 稲富純一, 工藤恒, 河合秀信, 岡芳樹, 宮田真人, 新井宗仁, 新井宗仁

  2016, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 16th


• ラン藻由来アルカン合成関連酵素を利用したバイオエネルギー生産

  工藤恒, 名和良太, 林勇樹, 渡辺麻衣, 池内昌彦, 新井宗仁

  2016, 酵素工学研究会講演会講演要旨集, 76th


• シアノバクテリア由来アルカン合成関連酵素の変異解析

  工藤恒, 名和良太, 林勇樹, 林勇樹, 新井宗仁, 新井宗仁

  2015, 日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集, 15th


• シアノバクテリアSynechocystis sp.PCC 6803におけるcpcオペロン近傍のncRNAの解析

  工藤恒, 川島広太, 上田恭彬, HESS Wolfgang R., 日原由香子

  2014, 日本植物生理学会年会要旨集, 55th

• 日本生物工学会


• 日本生物物理学会

• 機械学習支援による合理的設計法の確立とアルカン合成酵素複合体の機能改良

  工藤 恒

  日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 若手研究, 神戸大学, 01 Apr. 2025 - 31 Mar. 2028


• 多様な微生物機能の開拓のためのバイオものづくりDBTL技術の開発

  本田 孝祐

  科学技術振興機構, 戦略的な研究開発の推進 革新的GX技術創出事業 GteX, 大阪大学, 2023 - 2027

  日本のバイオものづくりは中規模・多品種型生産で世界をけん引してきた。しかし、一連のプロセス開発研究が個社に委ねられてきたため、プロセス開発期間の長期化と高コスト化、スケールメリットの小ささがボトルネックとなっている。この課題を解決するためには、産業形態の垂直統合型から水平分業型への変革、実プロセスからバックキャストした設計思想に基づく新たな育種技術の開発が必要である。 これらを実現するために本研究では以下の課題に取り組む。 1) プロセス開発の共通言語となる標準的な細胞(ベーシックセル)の作出 2) 汎用微生物にはないユニークな機能を備えた微生物の探索と宿主化 3) Design-Build-Test-Learn (DBTL)サイクルの次世代化 これらの取り組みによりプロセス開発期間の短縮、新規事業者の参入拡大、プロダクトの多様化を加速し、持続的なバイオエコノミー拡大に貢献する。


• Improving activities of cyanobacterial enzymes for hydrocarbon biosynthesis and the applications for the production of biofuels

  工藤 恒

  Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for JSPS Fellows, The University of Tokyo, 25 Apr. 2018 - 31 Mar. 2020

  ラン藻の炭化水素生産にはアシルACP還元酵素（AAR）とアルデヒド脱ホルミル化オキシゲナーゼ（ADO）の2つの酵素が関与している。酵素AAR、ADOは微生物の炭化水素生産における鍵となる酵素であるが活性が低い。このため、バイオ燃料生産への応用には両酵素の高活性化が必要不可欠である。 酵素AARについては、前年度にて低活性型AARの変異解析より、6つのアミノ酸変異が炭化水素生産量を大きく増加させることを見出した。そこで、これら6つの変異を組み合わせた多重変異導入を行ったところ、野生型に比べて炭化水素合成量が最大60倍以上増加した高機能化AAR変異体を創出でき、既存の高活性型AARでの炭化水素生産量と同等以上であった。これらAARに関する研究を論文として発表できた（1報目）。 酵素ADOについては、10種類のラン藻由来ADOについて活性を比較し、高活性型ADO（7942ADO）と低活性型ADO（7421ADO）を見出した。次に、7942ADOのアミノ酸配列に7421ADOのアミノ酸配列を近づけるような一アミノ酸置換変異を行った。7421ADO一アミノ酸置換変異体を40個作製し活性測定を行った結果、酵素活性を向上させることができた。さらに可溶性発現量も増大した変異体が得られた。得られた高活性化ADO変異体は高機能化AARと同様に炭化水素の大量生産に大きく貢献しうる。これらADOに関する研究を論文として発表できた（2報目）。 本研究で得られた高機能化AAR、ADOなどをラン藻内で発現させることによって、ラン藻での炭化水素生産量を大きく向上させることに成功した。以上の成果より、本研究で創出された高機能化AAR、ADOはラン藻でのバイオ燃料生産の実用化に大きく貢献できると期待される。
  

• アルデヒド脱ホルミル化オキシゲナーゼ(ADO)変異体およびその利用

  蓮沼 誠久, 工藤 恒, クリストファー ジョン ヴァヴリッカ ジュニア, 秀瀬 涼太, 伏見 圭司, 近藤 昭彦

  特願2022-212163, 28 Dec. 2022, 国立大学法人神戸大学, 特開2024-095121, 10 Jul. 2024

  Patent right

  IRI


• テンプレート酵素を選定する方法

  蓮沼 誠久, 近藤 昭彦, 秀瀬 涼太, 酒井 香奈江, 竹中 武藏, 伏見 圭司, クリストファー ジョン ヴァヴリッカ ジュニア, 工藤 恒

  特願2023-053557, 29 Mar. 2023, 国立大学法人神戸大学, 特開2023-152952, 17 Oct. 2023

  Patent right

  IRI