研究室で対象にしている主な糖質関連酵素は、糖質の加水分解反応を触媒するタイプ（加水分解酵素）や多糖を合成するタイプ（合成酵素；糖ヌクレオチドを利用しない）であり、多種類の酵素について研究を行っています。酵素は触媒する化学反応によって分類されます。これは古典的な分類法ですが、最近は「触媒活性に関わる蛋白質構造体（ドメインあるいはモジュール）の配列」に着目した分類がなされています。すなわち、蛋白質構造体におけるアミノ酸配列の類似性（立体構造の方が良い）を基本とし、Glycoside Hydrolaseファミリー（GH）に番号を付して分類する方法です。研究室では、主にGH 13・GH 15・GH 31・GH 66・GH 97に所属する糖質関連酵素に着目しています。以下に簡単な紹介を行います。

GH13

GH 13に属する酵素として、主にデキストラン・グルコシダーゼ（DGase）を挙げることができます。DGaseはα-1,6グルコシド結合から成る長鎖の糖質を好んで作用することが特徴であり、天然ではデキストラン代謝に関与する重要な酵素です（デキストランはα-1,6グルコシド結合を主鎖とする多糖）。この特徴的な性質を支配する構造因子を発見しました。さらに立体構造を明らかにし、その情報を基にオリゴ糖合成を高収率に行う有用酵素を作製しました。この他に蜂蜜生成に関わるミツバチα-グルコシダーゼ・アイソザイムの研究も行ってきました。

GH15

GH 15酵素ではデキストラン・デキストリナーゼ（DDase）を研究しています。DDaseはα-1,4グルコシド結合からなるデキストリン（マルトオリゴ糖）に作用しデキストランを生産するユニークな酵素です。デキストランは学術・医薬・食品などで高い需要があり、DDaseは収率の良い製造を可能にします。デキストラン生成に関わる基礎的な研究を行い、デキストランより低分子のメガロ糖（構成するグルコース数が10〜200の糖質）の生産に世界で初めて成功しました。メガロ糖に、抗糖尿病や抗動脈硬化作用などが報告されているフラボノイドの体内吸収を高める作用があることを発見でき、優れた食品素材として注目されています。さらに環境汚染物質であるアゾ色素の酵素分解を促進させる機能が見つかり、新しい環境浄化法への応用が期待されています。

GH31

GH 31の酵素では主に植物のα-グルコシダーゼに注目しています。その理由は、植物酵素が長鎖糖質（長鎖マルトオリゴ糖やデンプン）を加水分解できるからです。通常のα-グルコシダーゼは短鎖マルトオリゴ糖への作用が高いため、植物酵素は「長鎖糖質を認識する固有の構造因子」を有していると考えられます。イネやテンサイのα-グルコシダーゼを対象に立体構造解析や蛋白質工学的手法を駆使し、その構造因子を明らかにしました。これらの結果から植物種子発芽におけるデンプン粒分解の鍵酵素にα-グルコシダーゼも候補となることが分かり、新しいデンプン粒代謝機構を提唱できました。

GH66

GH 66酵素については、デキストランを加水分解するデキストラナーゼを対象に研究を行っています。GH 66で初めて立体構造を明らかにするとともに反応機構の解明に成功しました。また、プロテアーゼによる分解で活性上昇を引き起こす「プロ酵素活性化現象」を観察しました。この現象は糖質関連酵素における最初の事例と考えられます。さらに、環状糖を生成する新しいデキストラナーゼを発見しました。環状糖は応用性が高いので、その生産機構を研究しています。

GH97

GH 97は極めてユニークなグループであり、触媒機構が異なる酵素が属しています。すなわち、反応後にアノマーを保持するタイプ（基質と生成物のアノマー構造が一致）およびアノマーを反転させるタイプ（基質のアノマー構造を反転させた生成物を生産）がGH 97に含まれます。この点において通常のGHと異なります。分子進化を見据えた保持・反転型酵素の触媒機構を研究しています。

 

以上述べた糖質関連酵素の他に「糖質研究」も行っています。例えば、糖尿病治療薬の候補となるα-グルコシダーゼ阻害剤への酵素認識、有機溶媒を用いたオリゴ糖の酵素合成および藻類などが産する1,5-アンヒドロ-d-フラクトースの新しい代謝システムの発見、です。