帯広畜産大学

生命活動を根底で支える極小の生体触媒、「酵素」の可能性を極限まで引き出し、生命の神秘の解明から農畜産業への応用まで幅広い研究を行います。アプローチは大きく分けて以下の3つです。

1. AIとタンパク質工学を用いた「酵素の創出」
　AIがデザインした人工酵素により、微生物を用いた物質生産の可能性は飛躍的に広がります。現在は複雑な有機合成で作られている高付加価値な物質も、AI酵素を導入した微生物培養で生産できる未来が訪れます。そのような未来のバイオものづくりにおいて、微生物細胞内の「酸化還元（レドックス）バランス」の制御が生産量向上の大きな鍵となります。酵素の酸化還元に関わる補酵素の要求性をAIを活用して合理的に設計することでこの課題を突破し、次世代の高効率な発酵生産システムを構築します。

2. 酵素の逆進化による「生命の神秘の解明と温故知新」
　エネルギー代謝の鍵を握る重要な根幹酵素を、計算科学を用いて人為的に祖先型の状態へと「逆進化」させます。数十億年前の環境下で、原始生命がいかにして現在の効率的なエネルギー利用の仕組みを獲得してきたのか、その進化の起源に迫ります。過去の進化の軌跡（温故）から生命の神秘を解き明かし、その知見を次世代の人工酵素設計（知新）へと繋げることも目指します。

3. 未知の酵素探索からアプローチする「家畜腸内環境の理解」
　家畜の腸内微生物叢は、強固な未利用バイオマスを分解・利用する優れた専門家集団であり、個々に、あるいは協力し合って驚異的な代謝ネットワークを築いています。近年、そのネットワークにおいて「難培養微生物」が質・量ともに非常に重要な役割を果たすことが分かってきました。この難培養微生物を未開拓の遺伝子資源と捉え、メタゲノム解析、AIによる機能予測といったドライ的な手法に加え、生化学的なスクリーニング法やアッセイといったウェット的な手法までを総動員して未利用バイオマスの代謝に関わる新規酵素を発掘する「宝探し」を行います。得られた酵素の機能を起点に、家畜腸内微生物叢が織りなす複雑な協力メカニズムの未知の姿を紐解き、食糧問題への貢献を目指します。

これら酵素の「創出・逆進化・探索」を有機的に連動させ、基礎から応用まで一貫したバイオサイエンスを展開します。

• 補酵素要求性の合理的設計に基づく次世代微生物発酵
• 酵素逆進化による生命起源とエネルギー獲得機構の解明
• 畜産動物の腸内難培養微生物が持つ未利用バイオマス関連酵素の探索と応用

• 次世代微生物発酵の研究 〜AIを活用した酵素の合理的設計〜
• 生命起源とエネルギー獲得機構の解明 〜酵素の「逆進化」から見る温故知新〜
• 畜産動物の腸内環境の理解 〜未利用バイオマスを分解する新規酵素の「宝探し」〜

目に見えない小さな生命体である微生物、そしてその生命活動を支えるさらに小さな酵素。それらの未知なる領域を徹底的に追求することで、大きな応用の可能性が立ち現れてくると信じて研究を行っています。
最先端の「ドライ」と伝統的な「ウェット」を駆使する、次世代のバイオサイエンスを学んでみませんか。
未知を解き明かす面白さに目覚めたなら、ぜひ大学院まで進み、その壮大なテーマに一緒に挑みましょう。