Details of the Researcher

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Daiki Takahashi
Section
Graduate School of Life Sciences
Job title
Assistant Professor
Degree

  • 修士（生命科学）（東北大学）

  • 博士（生命科学）（東北大学）

Research History 1

  • 2020/04 - Present
    Tohoku University　Graduate School of Life Sciences

Education 2

  • Tohoku University　Graduate School of Life Sciences

    - 2019/03

  • Hirosaki University　Faculty of Agriculture and Life Science　Department of Biochemistry and Molecular Biology

    - 2013/03

Professional Memberships 3

  • 日本化学会

  • 日本生化学会

  • 日本ケミカルバイオロジー学会

Research Interests 5

  • AUTAC

  • オートファジー

  • 8-ニトロcGMP

  • ケミカルバイオロジー

  • ミトコンドリア

Research Areas 2

  • Nanotechnology/Materials / Chemical biology /

  • Life sciences / Cell biology /

Awards 4

  1. 生命科学研究科研究奨励賞

    2020/12　東北大学大学院生命科学研究科

  2. ポスター賞

    2019/10　第12回 オートファジー研究会

  3. ポスター賞

    2017/06　日本ケミカルバイオロジー学会 第10回年会

  4. ポスター賞

    2015/06　日本ケミカルバイオロジー学会 第12回年会

Papers 7

  1. Second-Generation AUTACs for Targeted Autophagic Degradation

    Daiki Takahashi, Taiichi Ora, Shigekazu Sasaki, Naoki Ishii, Toshio Tanaka, Takumi Matsuda, Mutsuki Ikeda, Jun Moriyama, Nobuo Cho, Hiroshi Nara, Hironobu Maezaki, Masahiro Kamaura, Kenichiro Shimokawa, Hirokazu Arimoto

    Journal of Medicinal Chemistry　2023/08/17

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.jmedchem.3c00861 　

    ISSN： 0022-2623

    eISSN： 1520-4804

  2. C. elegans ATG-5 mutants associated with ataxia. International-journal

    Azusa Yugeta, Hiroki Arai, Daiki Takahashi, Nami Haruta, Asako Sugimoto, Hirokazu Arimoto

    microPublication biology　2023　2023

    DOI： 10.17912/micropub.biology.000792 　

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    Intercellular cleaning via autophagy is crucial for maintaining cellular homeostasis, and impaired autophagy has been associated with the accumulation of protein aggregates that can contribute to neurological diseases. Specifically, the loss-of-function mutation in the human autophagy-related gene 5 (ATG5) at E122D has been linked to the pathogenesis of spinocerebellar ataxia in humans. In this study, we generated two homozygous C. elegans strains with mutations (E121D and E121A) at positions corresponding to the human ATG5 ataxia mutation to investigate the effects of ATG5 mutations on autophagy and motility. Our results showed that both mutants exhibited a reduction in autophagy activity and impaired motility, suggesting that the conserved mechanism of autophagy-mediated regulation of motility extends from C. elegans to humans.

  3. p62 Phase-Separation as the Foundation of Autophagy-Based Degraders

    Daiki Takahashi, Hirokazu Arimoto

    Biochemistry　2022/06/29

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.biochem.2c00252 　

    ISSN： 0006-2960

    eISSN： 1520-4995

  4. Selective autophagy as the basis of autophagy-based degraders Invited Peer-reviewed

    Daiki Takahashi, Hirokazu Arimoto

    Cell Chemical Biology　28　(7)　1061-1071　2021/07

  5. Targeting selective autophagy by AUTAC degraders. International-journal Peer-reviewed

    Daiki Takahashi, Hirokazu Arimoto

    Autophagy　16　(4)　765-766　2020/04

    DOI： 10.1080/15548627.2020.1718362 　

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    Targeted degradation is a promising new modality in drug discovery that makes it possible to reduce intracellular protein levels with small molecules. It is a complementary approach to the conventional protein knockdown typically used in laboratories and may offer a way to approach the currently undruggable human proteome. Recently, the first autophagy-mediated degraders, called AUTACs, were developed based on observations in a xenophagy study.

  6. AUTACs: Cargo-Specific Degraders Using Selective Autophagy. International-journal Peer-reviewed

    Daiki Takahashi, Jun Moriyama, Tomoe Nakamura, Erika Miki, Eriko Takahashi, Ayami Sato, Takaaki Akaike, Kaori Itto-Nakama, Hirokazu Arimoto

    Molecular cell　76　(5)　797-810　2019/12/05

    DOI： 10.1016/j.molcel.2019.09.009 　

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    Protein silencing represents an essential tool in biomedical research. Targeted protein degradation (TPD) strategies exemplified by PROTACs are rapidly emerging as modalities in drug discovery. However, the scope of current TPD techniques is limited because many intracellular materials are not substrates of proteasomal clearance. Here, we described a novel targeted-clearance strategy (autophagy-targeting chimera [AUTAC]) that contains a degradation tag (guanine derivatives) and a warhead to provide target specificity. As expected from the substrate scope of autophagy, AUTAC degraded fragmented mitochondria as well as proteins. Mitochondria-targeted AUTAC accelerated both the removal of dysfunctional fragmented mitochondria and the biogenesis of functionally normal mitochondria in patient-derived fibroblast cells. Cytoprotective effects against acute mitochondrial injuries were also seen. Canonical autophagy is viewed as a nonselective bulk decomposition system, and none of the available autophagy-inducing agents exhibit useful cargo selectivity. With its target specificity, AUTAC provides a new modality for research on autophagy-based drugs.

  7. 8-Nitro-cGMP: A Novel Protein-Reactive cNMP and Its Emerging Roles in Autophagy. International-journal Peer-reviewed

    Hirokazu Arimoto, Daiki Takahashi

    Handbook of experimental pharmacology　238　253-268　2017

    DOI： 10.1007/164_2016_5000 　

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    Nitric oxide (NO) raises the intracellular 3',5'-cyclic guanosine monophosphate (cGMP) level through the activation of soluble guanylate cyclase and, in the presence of reactive oxygen species (ROS), reacts with biomolecules to produce nitrated cGMP derivatives. 8-Nitro-cGMP was the first endogenous cGMP derivative discovered in mammalian cells (2007) and was later found in plant cells. Among the six nitrogen atoms in this molecule, the one in the nitro group (NO2) comes from NO. This chapter asserts that this newly found cGMP is undoubtedly one of the major physiological cNMPs. Multiple studies suggest that its intracellular abundance might exceed that of unmodified cGMP. The characteristic chemical feature of 8-nitro-cGMP is its ability to modify proteinous cysteine residues via a stable sulfide bond. In this posttranslational modification, the nitro group is detached from the guanine base. This modification, termed "protein S-guanylation," is known to regulate the physiological functions of several important proteins. Furthermore, 8-nitro-cGMP participates in the regulation of autophagy. For example, in antibacterial autophagy (xenophagy), S-guanylation accumulates around invading bacterial cells and functions as a "tag" for subsequent clearance of the organism via ubiquitin modifications. This finding suggests the existence of a system for recognizing the cGMP structure on proteins. Autophagy induction by 8-nitro-cGMP is mechanistically distinct from the well-described starvation-induced autophagy and is independent of the action of mTOR, the master regulator of canonical autophagy.

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Misc. 7

  1. BOOKS紹介 LIFESPAN 老いなき世界 Invited

    高橋大輝

    MEDCHEM NEWS　32　(4)　222-222　2022/11

  2. 選択的オートファジーを自在に制御できる分子AUTACの発明と応用可能 Invited

    高橋大輝, 有本博一

    MEDCHEM NEWS　32　(4)　201-206　2022/11

  3. オートファジー創薬の扉をひらくAUTACの開発と展望

    高橋大輝, 有本博一

    実験医学　38　(14)　2331-2336　2020/09

  4. マクロオートファジーの化合物による制御‐創薬を目指して

    高橋大輝, 有本博一

    医学のあゆみ　272　(9)　958-963　2020/02

  5. オートファジーにもとづく細胞内分子の選択的分解法

    高橋大輝, 森山純, 中村友恵, 三木恵理香, 高橋永利子, 佐藤彩美, 赤池孝章, 一刀-中間かおり, 有本博一

    日本ケミカルバイオロジー学会機関誌　18　(1)　2020

  6. 急性白血病におけるENL YEATSドメインによる転写制御

    高橋大輝, 有本博一

    日本ケミカルバイオロジー学会機関誌　10　(1)　18　2017

  7. 細菌感染時の ニトロ化核酸によるオートファジー誘導

    高橋大輝, 有本博一

    細胞工学　34　(6)　576-579　2015/05

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Books and Other Publications 1

  1. 8-Nitro-cGMP: A Novel Protein-Reactive cNMP and Its Emerging Roles in Autophagy（Handbook of Experimental Pharmacology)

    Hirokazu Arimoto, Daiki Takahashi

    Springer　2017/02

Presentations 16

  1. 抗菌オートファジーに着想を得た創薬技術ＡＵＴＡＣ Invited

    高橋大輝, 有本博一

    日本化学会 第101回春季年会 中長期テーマシンポジウム　2021/03/19

  2. オートファジーにもとづく標的選択的分解法

    高橋大輝, 三木恵理香, 森山純, 中村友恵, 島田祐嗣, 一刀かおり, 有本博一

    第12回 オートファジー研究会 若手の会　2019/10/24

  3. Target-selective Degradation of Intracellular Molecules via Autophagy Invited

    Daiki Takahashi, Jun Moriyama, Tomoe Nakamura, Erika Miki, Ayami Sato, Kaori Itto-Nakama, Hirokazu Arimoto

    5th International Symposium for Medicinal Sciences　2019/03/22

  4. オートファジーに基づく標的選択的分解法のミトコンドリアへの応用

    高橋大輝, 森山純, 中村友恵, 三木恵理香, 一刀かおり, 有本博一

    第11回 オートファジー研究会 若手の会　2018/11/18

  5. 炎症応答による一酸化窒素とオートファジーの役割

    高橋大輝, 佐藤彩美, 上野友紀, 一刀かおり, 有本博一

    第69回日本細胞生物学会大会　2018/06/15

  6. オートファジーによる細胞内分子の選択的分解

    高橋大輝, 中村友恵, 森山純, 佐藤彩美, 一刀かおり, 有本博一

    日本ケミカルバイオロジー学会 第12回年会　2017/06/08

  7. Regulation of autophagy by the endogenous molecule

    Daiki Takahashi, Chika Harano, Hirokazu Arimoto

    The 9th international conference on the biology, chemistry, and therapeutic applications of nitric oxide　2017/05/21

  8. S-グアニル化による選択的オートファジーの誘導

    高橋大輝, 有本博一

    第90回日本細菌学会総会　2017/03/19

  9. Parkinに依存しない新しいミトコンドリア分解法

    高橋大輝

    第10回 オートファジー研究会 若手の会　2016/11/13

  10. S-グアニル化がオートファジーを誘導する

    高橋大輝, 佐藤彩美, 一刀かおり, 有本博一

    日本ケミカルバイオロジー学会 第11回年会　2016/06/17

  11. Method for selective clearance of cytosolic proteins via autophagy

    Daiki TakahashHirokazu Arimoto

    PACIFICHEM 2015　2015/12/17

  12. S-グアニル化を起点とするオートファジー

    高橋大輝

    第9回 オートファジー研究会 若手の会　2015/11/15

  13. 特定の細胞内タンパク質を選択的に分解する方法

    高橋大輝, 有本博一

    平成27年度 化学系学協会東北大会　2015/11/15

  14. Method for selective clearance of cytosolic proteins via autophagy

    Daiki Takahashi, Hirokazu Arimoto

    Tohoku University's Chemistry Summer School 2015　2015/07/27

  15. 選択的オートファジーにおけるS-グアニル化の役割

    高橋大輝, 有本博一

    日本ケミカルバイオロジー学会 第10回年会　2015/06/12

  16. 選択的オートファジーにおけるS-グアニル化の役割

    高橋大輝

    第8回オートファジー研究会 若手の会　2014/06/12

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Industrial Property Rights 3

  1. 傷害を受けたミトコンドリアのオートファジー機構による分解剤

    有本博一, 一刀かおり, 高橋大輝, 森山純

    Property Type: Patent

  2. 複素環化合物

    有本博一, 一刀かおり, 高橋大輝, 長展生, 奈良洋, 下川賢一郎, 邑楽泰一, 佐々木茂和, 石井直樹

    Property Type: Patent

  3. オートファジーを誘導する化合物のスクリーニング方法

    有本博一、高橋大輝

    Property Type: Patent

Research Projects 3

  1. 細胞内相分離を制御する化合物の創出

    高橋大輝

    Offer Organization: 一般財団法人LeaP科学財団

    System: LeaP ⽣命科学・⽣命化学研究助成⾦

    2022/04 - 2027/03

  2. AUTAC技術によるタンパク質凝集体の分解

    高橋大輝

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業 若手研究

    2022/04 - 2024/03

  3. 創薬展開を見据えた新たな方向性をもつオートファジー研究 Competitive

    Offer Organization: 科学技術振興機構

    System: 戦略的創造研究推進事業 ACT-X

    2020/11 - 2024/03