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准教授
伊藤 智和
博士（農学）
名古屋大学大学院生命農学研究科
応用生命科学専攻
応用酵素学研究室
略歴

2004. 3                       名古屋大学農学部応用生物科学科　卒業
2009. 3                       名古屋大学大学院生命農学研究科 博士課程　修了[博士(農学)]
2008. 4 - 2009. 3 　   日本学術振興会特別研究員 (DC2) 
2009. 4 - 2010. 3　　京都大学化学研究所 博士研究員 (日本学術振興会特別研究員 (PD)
2010. 4 - 2016. 5        名古屋大学大学院　生命農学研究科　助教
2016. 6 - 2023. 6        名古屋大学大学院　生命農学研究科　講師

2018. 7 - 2019. 7.       米国University of Georgia, visiting scholar

2023. 7 -　　　　　 名古屋大学大学院　生命農学研究科　准教授　現在に至る

​

　生体内における代謝は、必要に応じダイナミックに、一方で、極めて厳密にコントロールされています。我々は、ビタミンB6やビタミンB9などのビタミン、アミノ酸の分子機能や代謝制御機構を研究しています。
　主に微生物を研究対象として、上記化合物の代謝に関わる酵素・タンパク質の研究を行っています。精製酵素・タンパク質を用いた構造解析や速度論的解析や、微生物の変異株などを用いた遺伝性化学的解析や代謝物解析などによって、ビタミンやアミノ酸の生理機能や代謝機構制御機構の分子基盤の解明を目指しています。
ビタミンB6恒常性の制御機構の解明と、
ビタミンB6ーアミノ酸代謝のクロストークに関する研究

1

　ビタミンB6は、右図に示す6種類の化合物の総称です。このうち、ピリドキサールリン酸(PLP）は、多くのアミノ酸代謝酵素の補酵素として機能し、多様な生体代謝に関与しています。このため、ビタミンB6恒常性が破綻すると、生体代謝に顕著な影響を及ぼします。
​　我々は、ビタミンB6恒常性の維持機構の解明、また、ビタミンB6動態変化と生体代謝変動の関係性(クロストーク)の分子メカニズムの解明を目指しています。

Selected papers

ビタミンB6恒常性を維持する鍵因子「PLPBP」に関する研究をまとめたレビュー

　Ito T. (2022). Role of the conserved pyridoxal 5'-phosphate-binding protein YggS/PLPBP in vitamin B6 and amino acid homeostasis. Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 86(9), 1183–1191.​

​

ピリドキサール(PL)→ピリドキシン(PN)の変換を触媒する酵素「ピリドキサールレダクターゼ」(上図PLR）の微生物からの初めての同定

　Ito, T., & Downs, D. M. (2020). Pyridoxal reductase, PdxI, is critical for salvage of pyridoxal in Escherichia coli.Journal of bacteriology, 202(12), e00056-20.

​

PLPBP欠損に伴う多様な表現系とPNP依存的なグリシン開裂系の阻害
​　Ito T, Hori R, Hemmi H, Downs DM, Yoshimura T. (2020) Inhibition of glycine cleavage system by pyridoxine 5'-phosphate causes synthetic lethality in glyA yggS and serA yggS in Escherichia coli.  Molecular Microbiology.  2020 113, 270-284.

2

D-アミノ酸代謝に関する研究
　大部分のアミノ酸には、L型とD型のアミノ酸が存在します。われわれの生体を構成するアミノ酸は、その大部分がL型アミノ酸です。D型アミノ酸は、細菌細胞壁ペプチドグリカンや抗生物質中など、主に原核生物における生体成分として機能していると考えられてきました。しかしながら、微生物にとどまらず、植物、昆虫、ほ乳類においても、様々なD型アミノ酸が見いだされ、重要な生理機能を有していることが明らかとなりつつあります。
　われわれは、真核生物で初めてのD-セリン特異的分解酵素「D-セリンデヒドラターゼ」を見出し、この構造・機能相関研究、生理機能解析、応用利用法の開発などを行ってきました。また、本酵素以外にも様々なD-アミノ酸代謝酵素の解析を行っています。

Selected papers

D-アミノ酸合成酵素の新奇in vivoプラットフォームの開発
　　Ito, T., Muto, N., Sakagami, H., Tanaka, M., Hemmi, H., & Yoshimura, T. (2023). d-amino acid auxotrophic Escherichia coli strain for in vivo functional cloning of novel d-amino acid synthetic enzyme. The FEBS journal, 290(11), 2895–2908. 

哺乳類D-セリン合成酵素セリンラセマーゼのD-アスパラギン酸生合成への関与
　　Ito, T., Hayashida, M., Kobayashi, S., Muto, N., Hayashi, A., Yoshimura, T., & Mori, H. (2016). Serine racemase is involved in d-aspartate biosynthesis. Journal of biochemistry, 160(6), 345–353. 

​新奇Zn2+依存性D-セリン分解酵素「D-セリンデヒドラターゼ」の同定
　　Ito, T., Hemmi, H., Kataoka, K., Mukai, Y., & Yoshimura, T. (2008). A novel zinc-dependent D-serine dehydratase from Saccharomyces cerevisiae. The Biochemical journal, 409(2), 399–406. 

D-セリンデヒドラターゼを用いた初めてのD-,L-セリン酵素定量法の開発
　　Ito, T., Takahashi, K., Naka, T., Hemmi, H., & Yoshimura, T. (2007). Enzymatic assay of D-serine using D-serine dehydratase from Saccharomyces cerevisiae. Analytical biochemistry, 371(2), 167–172. 

3

​補酵素の新奇な合成・代謝経路に関する研究
​　代謝変動に際し、遺伝子・タンパク質の量的変動や、翻訳後修飾はよく議論されるが、酵素反応の必須の構成因子である補酵素に関してはほとんど着目されてこなかった。我々がPLPBPの機能解析で明らかとしたように、多様な構造アナログが存在しうるビタミンにおいては、各ビタマーは別個の分子として取り扱う必要がある。本研究では、各ビタマーの構造多様性を再評価し、これらビタマーの動的変動が関わる生体システムを明らかとする研究を進めている。補酵素が「制御因子」として機能することを例証し、これを介した応用展開を目指している。

Publications

  1. A [4Fe-4S] cluster resides at the active center of phosphomevalonate dehydratase, a key enzyme in the archaeal modified mevalonate pathway. (2023) Komeyama, M., Kanno, K., Mino, H., Yasuno, Y., Shinada, T., Ito, T. & Hemmi, H. Frontiers in Microbiology, 14, 1150353. 

  2. D-amino acid auxotrophic Escherichia coli strain for in vivo functional cloning of novel D-amino acid synthetic enzyme. (2023) Ito T, Muto N, Sakagami H, Tanaka M, Hemmi H, Yoshimura T The FEBS journal, 290(11), 2895–2908. 

  3. Role of the conserved pyridoxal 5ʹ-phosphate-binding protein YggS/PLPBP in vitamin B6 and amino acid homeostasis. (2022) Ito T. Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 86(9):1183-1191 

  4. Crystal structure of mevalonate 3,5-bisphosphate decarboxylase reveals insight into the evolution of decarboxylases in the mevalonate metabolic pathways. (2022) Aoki, M., Vinokur, J., Motoyama, K., Ishikawa, R., Collazo, M., Cascio, D., Sawaya, M. R., Ito, T., Bowie, J. U., & Hemmi, H. The Journal of biological chemistry, 98(7):102111 

  5. Identification and characterization of a serine racemase in the silkworm Bombyx mori. (2022) Tanaka, Y., Yoshimura, T., Hakamata, M., Saito, C., Sumitani, M., Sezutsu, H., Hemmi, H., & Ito, T. Journal of biochemistry, 172(1), 17–28. 

  6. Identification and biochemical characterization of a heteromeric cis-prenyltransferase from the thermophilic archaeon Archaeoglobus fulgidus. (2022) Sompiyachoke, K., Nagasaka, A., Ito, T., & Hemmi, H. Journal of biochemistry, 171(6), 641–651.

  7. Mechanism of eukaryotic serine racemase-catalyzed serine dehydration. (2020) Ito T, Matsuoka M, Goto M, Watanabe S, Mizobuchi T, Matsushita K, Nasu R, Hemmi H, Yoshimura T.Biochim Biophys Acta Proteins Proteom. May 28:140460. 

  8. Pyridoxal reductase, PdxI, is critical for salvage of pyridoxal in Escherichia coli. (2020) Ito T & Downs DM. Journal of Bacteriology. 202. e00056-20.

  9. Inhibition of glycine cleavage system by pyridoxine 5'-phosphate causes synthetic lethality in glyA yggS and serA yggS in Escherichia coli. (2020)  Ito T, Hori R, Hemmi H, Downs DM, Yoshimura T.  Molecular Microbiology.  2020 113, 270-284. 

  10. Conserved pyridoxal 5'-phosphate binding protein YggS impacts amino acid metabolism through pyridoxine 5'-phosphate in Escherichia coli.  (2019)  Ito, T., Yamamoto, K., Hori, R., Yamauchi, A., Downs, DM., Hemmi, H. & Yoshimura. T. Applied and Environmental Microbiology. 85, e00430-19.

  11. Urinary D-serine level as a predictive biomarker for deterioration of renal function in patients with atherosclerotic risk factors. (2019)  Iwakawa, H., Makabe, S., Ito, T., Yoshimura, T. & Watanabe H. Biomarkers. 24, 159-165. 

  12. Modified mevalonate pathway of the archaeon Aeropyrum pernix proceeds via trans-anhydromevalonate 5-phosphate. (2018) Hayakawa, H., Motoyama, K., Sobue, F., Ito, T., Kawaide, H., Yoshimura, T. & Hemmi, H. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115, 10034-10039. 

  13. D-Serine metabolism and its importance in development of Dictyostelium discoideum. (2018)  Ito, T., Hamauchi, N., Hagi, T., Morohashi, N., Hemmi, H., Sato, G. Y., Saito, T. & Yoshimura, T. Frontiers in Microbiology. 9: 784 

  14. Production of ophthalmic acid using engineered Escherichia coli . (2018) Ito T, Tokoro M, Hori R, Hemmi H, Yoshimura T. (2018)  Applied and Environmental Microbiology. 84: e02806-17. 

  15. Utilization of an intermediate of the methylerythritol phosphate pathway, (E)-4-hydroxy-3-methylbut-2-en-1-yl diphosphate, as the prenyl donor substrate for various prenyltransferases. (2018) Hayashi, Y., Ito, T., Yoshimura, T. & Hemmi, H. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 82, 993-1002.  

  16. Occurrence of the (2R,3S)-isomer of 2-amino-3,4-dihydroxybutanoic acid in the mushroom Hypsizygus marmoreus. (2017) Ito T, Yu Z., Yoshino I., Hirozawa Y., Yamamoto K., Shinoda K., Watanabe A., Hemmi H., Asada Y., Yoshimura T. J Agric Food Chem. 65. 131-6139

  17. Ophthalmic acid accumulation in an Escherichia coli mutant lacking the conserved pyridoxal 5'-phosphate-binding protein YggS. (2016)  Ito T., Yamauchi A., Hemmi H., Yoshimura T.  Journal of Bioscience and Bioengineering.  122. 689-693

  18. Serine racemase is involved in D-aspartate biosynthesis. (2016) Ito T., Hayashida M., Kobayashi S., Muto N., Hayashi A., Yoshimura T., Mori H. Journal of Biochemistry.　160. 345-353

  19. Development of a versatile method for targeted gene deletion and insertion by using the pyrF gene in the psychrotrophic bacterium, Shewanella livingstonensis Ac10 . (2016) Ito T., Gong C., Kawamoto J., Kurihara T. Journal of Bioscience and Bioengineering. 122.  645-651

  20. mTORC1 is involved in the regulation of branched-chain amino acid (BCAA) catabolism in mouse heart. (2016) Zhen H., Kitaura Y., Kadota Y., Ishikawa T., Kondo Y., Xu M., Morishita Y., Ota M., Ito T., Shimomura Y. FEBS Open Bio. 6. 43-49

  21. Eukaryotic d-Serine Dehydratase.  (2016) Ito, T. Yoshimura, T Ishida, H Tanaka - D-Amino Acids, 2016 - Springer 

  22. A New Member of MocR/GabR-type PLP-Binding Regulator of D-Alanyl-D-Alanine Ligase in Brevibacillus brevis. (2015) Takenaka T., Ito T*., Miyahara I., Hemmi H., Yoshimura T. FEBS J.282. 4201-4217.

  23. Domain characterization of Bacillus subtilis GabR, a pyridoxal  5'-phosphate-dependent transcriptional regulator. (2015) Okuda K., Ito T., Goto M., Takenaka T., Hemmi H., Yoshimura T. Journal of Biochemistry. 158. 225-234 [PubMed] 

  24. PEGylated D-Serine Dehydratase as a D-Serine Reucing Agent. (2015) Ito T., Takada H., Isobe K., Suzuki M., Kitaura Y., Hemmi H., Matsuda T., Sasabe J., Yoshimura T. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 116. 34-9 [PubMed]

  25. Role of the aminotransferase domain in Bacillus subtilis GabR, a pyridoxal 5'-phosphate-dependent transcriptional regulator. (2015) Okuda K., Kato S., Ito T., Shiraki S., Kawase Y., Goto M., Kawashima S., Hemmi H., Fukada H., Yoshimura T. Molecular Microbiology. 95. 245-257 

  26. Is D-aspartate produced by glutamic-oxaloacetic transaminase-1 like 1 (Got1l1), a putative aspartate racemase? (2015) Tanaka-Hayashi A., Hayashi S., Inoue R., Ito T., Kouno K., Yoshida T., Watanabe M., Yoshimura T., Mori H. Amino Acids. 47. 79-86 

  27. 酵母D-セリンデヒドラターゼの反応機構 (Reaction mechanism of yeast D-serine dehydratase) (2014) 松岡舞, 伊藤智和, 吉村徹. Vitamins. 88 (11) 576-579

  28. ビタミンB6が担うD-セリンの機能と代謝：セリンラセマーゼとD-セリンデヒドラターゼ (Vitami B6-dependet enzymes involved in D-serine metabolism: serine racemase and D-serine dehydratase)  (2014) 吉村徹, 伊藤智和. Vitamins. 88 (9) 462-468

  29. 真核生物型セリンラセマーゼの反応機構 (Reaction mechanism of eukaryotic serine racemase) (2014) 吉村徹, 伊藤智和. Vitamins. 88 (8) 425-428

  30. Reaction mechanism of Zn2+-dependent D-serine dehydratase: role of a conserved tyrosine residue interacting with pyridine ring nitrogen of pyridoxal 5'-phosphate. (2014) Ito T., Matsuoka M., Koga K., Hemmi H., Yoshimura T.Journal of Biochemistry. 156. 173-180 

  31. D-アミノ酸代謝関連酵素--構造・機能研究の最前線--「D－セリンデヒドラターゼ」について執筆担当, BIOINDUSTRY, シーエムシー出版, 2014年3月号

  32. Conserved pyridoxal protein that regulates Ile and Val metabolism. (2013) Ito T., Iimori J., Takayama S., Moriyama A., Yamauchi A., Hemmi H., Yoshimura T. Journal of Bacteriology. 195. 5439-5449 

  33. Catalytic mechanism of serine racemase from Dictyostelium discoideum. (2013) Ito T., Maekawa M., Hyashi S., Goto M., Hemmi H., Yoshimura T. Amino Acids. 44. 1073-84 

  34. Metal ion dependency of serine racemase from Dictyostelium discoideum. (2012) Ito T., Murase H., Maekawa M., Hayashi S., Maki M., Hemmi H., Yoshimura T. Amino Acids. 43. 1567-1576 

  35. Role of zinc ion for catalytic activity in D-serine dehydratase from Saccharomyces cerevisiae. (2012) Ito T., Koga K., Hemmi H., Yoshimura T. FEBS J. 279. 612-624 

  36. 哺乳類のアスパラギン酸ラセマーゼ （Aspartate racemase of mammals)  (2011) 伊藤智和, 吉村徹 Vitamins. 85. 661-662

  37. 右手型アミノ酸の役割　（2010） 伊藤智和 生物工学会誌　88. 613

  38. A highly sensitive enzymatic assay for D- and total serine detection using D-serine dehydratase from Saccharomyces cerevisiae (2010) Naka T., Ito T., Hemmi H., Yoshimura T. Journal of molecular catalysis. B, Enzymatic. 67. 150-154 

  39. The implication of YggT of Escherichia coli in osmotic regulation (2009) Ito T., Uozumi N., Nakamura T., Takayama S., Matsuda N., Aiba H., Hemmi H., Yoshimura T.  Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 73. 2698-704. [PubMed]

  40. A novel zinc-dependent D-serine dehydratase from Saccharomyces cerevisiae (2008) Ito T., Hemmi H., Kataoka K., Mukai Y., Yoshimura T. Biochemical Journal 409, 399-406. 

  41. Saccharomyces cerevisiaeの新奇D-セリンデヒドラターゼとD-セリン定量への応用 (A novel D-serine dehydratase from Saccharomyces cerevisiae and its application to D-serine assay)  (2008) 伊藤智和, 吉村徹 Vitamins. 82. 349-351

  42. Enzymatic assay of D-serine using D-serine dehydratase from Saccharomyces cerevisiae. (2007) Ito T., Takahashi K., Naka T., Hemmi H., Yoshimura T. Analytical biochemistry. 371. 167-72.

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