研究者詳細

顔写真

タグチ　マサヒコ
田口　真彦
Masahiko Taguchi
所属
多元物質科学研究所　有機・生命科学研究部門　量子ビーム構造生物化学研究分野
職名
助教
学位

  • 博士（理学） （筑波大学）

e-Rad 研究者番号
60879930
プロフィール

　学位取得までは超伝導体ナノ構造などを対象とした物理学の理論研究を行っておりました。その後、物理学で発展した概念や手法を用いて生物科学を研究する生物物理学に惹かれ、特に生体内化学反応やタンパク質ダイナミクスに着目した計算科学研究に従事して参りました。
　現在は、構造生物学の研究室で主に時分割構造データを活用した分子モデリング・シミュレーション研究に取り組んでおります。

経歴 5

  • 2026年4月 ～ 継続中
    （兼任）筑波大学　数理物質系　非常勤講師

  • 2025年11月 ～ 継続中
    （兼任）理化学研究所　計算科学研究センター　客員研究員

  • 2023年4月 ～ 継続中
    東北大学　多元物質科学研究所　助教

  • 2020年4月 ～ 2023年3月
    量子科学技術研究開発機構　量子生命科学領域（2021年4月より量子生命科学研究所）　博士研究員

  • 2016年4月 ～ 2020年3月
    京都大学　理学研究科　特定研究員

学歴 5

  • 筑波大学　数理物質科学研究科　ナノサイエンス・ナノテクノロジー専攻

    2013年4月 ～ 2016年3月

  • フランス国立科学研究センター, 凝縮系理論物理学研究所 (CNRS, LPMMC)

    2014年1月 ～ 2014年5月

  • 筑波大学　数理物質科学研究科　物理学専攻

    2010年4月 ～ 2013年3月

  • 筑波大学　第一学群自然学類

    2006年4月 ～ 2010年3月

  • 高崎経済大学附属高等学校　普通科

    2003年4月 ～ 2006年3月

委員歴 1

  • 東北大学 多元物質科学研究所 同窓会(多友会)　幹事

    2025年9月 ～ 継続中

所属学協会 4

  • 量子生命科学会

  • 日本蛋白質科学会

  • 日本生物物理学会

  • 日本抗体学会

研究キーワード 3

  • 構造生物学データ連携

  • ハイブリッド量子古典自由エネルギー法

  • 生体分子モデリング・シミュレーション

研究分野 2

  • ライフサイエンス / 生物物理学 /

  • ライフサイエンス / 構造生物化学 /

受賞 4

  1. 量子生命科学会 第7回大会 Best Presentation 賞

    2025年5月　ハイブリッド量子古典シミュレーションによる光活性化アデニル酸シクラーゼの光活性化機構の解明

  2. つくばアクションプロジェクト表彰「優秀賞」

    2014年3月　筑波大学　プレゼンひろば（企画番号：13034A）

  3. つくばアクションプロジェクト表彰「特別賞」

    2013年3月　筑波大学　雙峰祭 学内研究企画エリア拡充プロジェクト（企画番号：12005A）

  4. つくばアクションプロジェクト表彰「優秀賞」

    2012年3月　筑波大学　院生プレゼンバトル（企画番号：11013A）

論文 11

  1. Switchbody, an Antigen‐Responsive Enzyme Switch Based on Antibody and Its Working Principle 国際誌 査読有り

    Takanobu Yasuda, Yoshiyuki Ueno, Masahiko Taguchi, Naoya Tochio, Hiromasa Yagi, Shuma Yazaki, Ryoichi Arai, Bo Zhu, Takanori Kigawa, Hiroshi Ueda, Tetsuya Kitaguchi

    Advanced Science　12　(44)　2025年9月15日

    出版者・発行元： Wiley

    DOI： 10.1002/advs.202508422 　

    ISSN：2198-3844

    eISSN：2198-3844

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    Abstract An enzyme switch, termed “Switchbody”, is developed by fusing an antibody with a fragment of a split enzyme for the precise regulation of enzyme activity in response to an antigen. A luciferase‐based Switchbody is engineered by fusing the NanoLuc luciferase fragment HiBiT to the N‐terminus of an antibody. The enzyme activity of the Switchbody increases upon the addition of an antigen in a dose‐dependent manner in the presence of the complementary fragment LgBiT and its substrate furimazine, demonstrating the potential of the luciferase‐based Switchbody as a biosensor. As its working principle, ELISA shows that the interaction between HiBiT and LgBiT is facilitated by antigen binding. Moreover, X‐ray crystallography and NMR reveal the heterogeneous trapped state of the HiBiT region and an increasing motility of HiBiT region upon antigen binding, respectively. MD simulations and luminescence measurements show that antigen disrupted the trapping of HiBiT in the antibody, enabling its release. By applying this “Trap and Release” principle to Protein M, an antibody‐binding protein, label‐free IgG antibodies are successfully converted into bioluminescent Switchbodies. This adaptable Switchbody platform has the potential to expand switching technology beyond luciferase to various other enzymes in the future.

  2. Unveiling the Photoactivation Mechanism of BLUF Photoreceptor Protein through Hybrid Quantum Mechanics/Molecular Mechanics Free-Energy Calculation 国際誌 査読有り

    Masahiko Taguchi, Shun Sakuraba, Justin Chan, Hidetoshi Kono

    ACS Physical Chemistry Au　4　(6)　647-659　2024年10月29日

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acsphyschemau.4c00040 　

    ISSN：2694-2445

    eISSN：2694-2445

  3. Hybrid QM/MM Free-Energy Evaluation of Drug-Resistant Mutational Effect on the Binding of an Inhibitor Indinavir to HIV-1 Protease 国際誌 査読有り

    Masahiko Taguchi, Ryo Oyama, Masahiro Kaneso, Shigehiko Hayashi

    Journal of Chemical Information and Modeling　62　(5)　1328-1344　2022年2月25日

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.jcim.1c01193 　

    ISSN：1549-9596

    eISSN：1549-960X

  4. タンパク質立体構造データと精密予測が拓く分子設計 査読有り

    山田 悠介, 田口 真彦, 南後 恵理子

    有機合成化学協会誌　84　(5)　482-491　2026年5月1日

    出版者・発行元： 有機合成化学協会

    DOI： 10.5059/yukigoseikyokaishi.84.482 　

    ISSN：0037-9980

    eISSN：1883-6526

  5. Self-Assembly of V-Shaped Polyaromatic Amphiphiles Studied by Molecular Dynamics Simulation 国際誌 査読有り

    Yuki Yamamoto, Masahiko Taguchi, Daichi Tanaka, Yoshihiro Uchida, Shigehiko Hayashi

    The Journal of Physical Chemistry B　129　(4)　1399-1414　2024年12月30日

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.jpcb.4c06937 　

    ISSN：1520-6106

    eISSN：1520-5207

  6. HNF1A POU Domain Mutations Found in Japanese Liver Cancer Patients Cause Downregulation of HNF4A Promoter Activity with Possible Disruption in Transcription Networks 国際誌 国際共著 査読有り

    Effi Haque, Aamir Salam Teeli, Dawid Winiarczyk, Masahiko Taguchi, Shun Sakuraba, Hidetoshi Kono, Paweł Leszczyński, Mariusz Pierzchała, Hiroaki Taniguchi

    Genes　13　(3)　413　2022年2月24日

    出版者・発行元： MDPI AG

    DOI： 10.3390/genes13030413 　

    eISSN：2073-4425

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    Hepatocyte nuclear factor 1A (HNF1A) is the master regulator of liver homeostasis and organogenesis and regulates many aspects of hepatocyte functions. It acts as a tumor suppressor in the liver, evidenced by the increased proliferation in HNF1A knockout (KO) hepatocytes. Hence, we postulated that any loss-of-function variation in the gene structure or composition (mutation) could trigger dysfunction, including disrupted transcriptional networks in liver cells. From the International Cancer Genome Consortium (ICGC) database of cancer genomes, we identified several HNF1A mutations located in the functional Pit-Oct-Unc (POU) domain. In our biochemical analysis, we found that the HNF1A POU-domain mutations Y122C, R229Q and V259F suppressed HNF4A promoter activity and disrupted the binding of HNF1A to its target HNF4A promoter without any effect on the nuclear localization. Our results suggest that the decreased transcriptional activity of HNF1A mutants is due to impaired DNA binding. Through structural simulation analysis, we found that a V259F mutation was likely to affect DNA interaction by inducing large conformational changes in the N-terminal region of HNF1A. The results suggest that POU-domain mutations of HNF1A downregulate HNF4A gene expression. Therefore, to mimic the HNF1A mutation phenotype in transcription networks, we performed siRNA-mediated knockdown (KD) of HNF4A. Through RNA-Seq data analysis for the HNF4A KD, we found 748 differentially expressed genes (DEGs), of which 311 genes were downregulated (e.g., HNF1A, ApoB and SOAT2) and 437 genes were upregulated. Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) mapping revealed that the DEGs were involved in several signaling pathways (e.g., lipid and cholesterol metabolic pathways). Protein–protein network analysis suggested that the downregulated genes were related to lipid and cholesterol metabolism pathways, which are implicated in hepatocellular carcinoma (HCC) development. Our study demonstrates that mutations of HNF1A in the POU domain result in the downregulation of HNF1A target genes, including HNF4A, and this may trigger HCC development through the disruption of HNF4A–HNF1A transcriptional networks.

  7. Interplay among transacting factors around promoter in the initial phases of transcription 国際誌 招待有り 査読有り

    Amarjeet Kumar, Justin Chan, Masahiko Taguchi, Hidetoshi Kono

    Current Opinion in Structural Biology　71　7-15　2021年12月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.sbi.2021.04.008 　

    ISSN：0959-440X

  8. Theory of coherent quantum phase slips in Josephson junction chains with periodic spatial modulations 国際誌 国際共著 査読有り

    Aleksandr E. Svetogorov, Masahiko Taguchi, Yasuhiro Tokura, Denis M. Basko, Frank W. J. Hekking

    Physical Review B　97　(10)　2018年3月29日

    出版者・発行元： American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/physrevb.97.104514 　

    ISSN：2469-9950

    eISSN：2469-9969

  9. Quantum Adiabatic Pumping by Modulating Tunnel Phase in Quantum Dots 査読有り

    Masahiko Taguchi, Satoshi Nakajima, Toshihiro Kubo, Yasuhiro Tokura

    Journal of the Physical Society of Japan　85　(8)　084704　2016年8月15日

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/jpsj.85.084704 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  10. Interaction effect on adiabatic pump of charge and spin in quantum dot 国際誌 査読有り

    Satoshi Nakajima, Masahiko Taguchi, Toshihiro Kubo, Yasuhiro Tokura

    Physical Review B　92　(19)　2015年11月19日

    出版者・発行元： American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/physrevb.92.195420 　

    ISSN：1098-0121

    eISSN：1550-235X

  11. Mode engineering with a one-dimensional superconducting metamaterial 国際誌 国際共著 査読有り

    Masahiko Taguchi, Denis M. Basko, Frank W. J. Hekking

    Physical Review B　92　(2)　2015年7月10日

    出版者・発行元： American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/physrevb.92.024507 　

    ISSN：1098-0121

    eISSN：1550-235X

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MISC 2

  1. 物理モデルとAIモデル

    田口 真彦

    生物工学会誌　104　(6)　252-252　2026年6月

    DOI： 10.34565/seibutsukogaku.104.6_252 　

  2. Anfinsenのドグマ（十字路欄）

    山田 悠介, 田口 真彦, 南後 恵理子

    有機合成化学協会誌　84　(5)　493-493　2026年5月1日

    出版者・発行元： 有機合成化学協会

    DOI： 10.5059/yukigoseikyokaishi.84.493 　

    ISSN： 0037-9980

    eISSN： 1883-6526

書籍等出版物 2

  1. タンパク質の運動と機能発現

    田口 真彦, 河野 秀俊

    Precision Medicine 2025年6月号「量子生命科学の最前線」

  2. タンパク質機能の計算科学的解析

    田口 真彦

    Precision Medicine 2025年6月号「量子生命科学の最前線」

講演・口頭発表等 27

  1. ハイブリッド量子古典計算によるテルペン環化酵素の反応機構解明

    田口真彦, 藤原孝彰, Atika Nur Rochmah, 葛山智久, 林重彦, 南後恵理子

    量子生命科学会第8回大会　2026年5月

  2. Analyzing the photoactivation mechanism of photoactivated adenylate cyclase OaPAC by hybrid QM/MM simulation 国際会議

    Masahiko Taguchi, Akiya Fukuda, Shun Sakuraba, Chan Wai-Soon, Eriko Nango, Hidetoshi Kono

    Quantum Innovation 2025　2025年7月

  3. Insights into light-driven chloride ion pump mechanism of NM-R3 by molecular dynamics simulation 国際会議

    Msahiko Taguchi, Akiya Moriuchi, Hinano Ogawa, Osamu Miyashita, Eriko Nango

    20th International Conference on Retinal Proteins (ICRP2024)　2024年11月

  4. ハイブリッド量子古典シミュレーションによる光活性化アデニル酸シクラーゼの光活性化機構の解明

    田口真彦, 福田諒哉, 櫻庭俊, Chan Wai-Soon, 南後恵理子, 河野秀俊

    量子生命科学会第7回大会　2025年5月

  5. Unveiling the photoactivation mechanism of photoactivated adenylate cyclase OaPAC by hybrid QM/MM simulation 国際会議

    Masahiko Taguchi, Akiya Fukuda, Shun Sakuraba, Chan Wai-Soon, Eriko Nango, Hidetoshi Kono

    Quantum Innovation 2024　2024年10月

  6. Insights into light-driven chloride ion pump mechanism of NM-R3 and NpHR by molecular dynamics simulation 国際会議

    Masahiko Taguchi, Akiya Moriuchi, Hinano Ogawa, Osamu Miyashita, Eriko Nango

    International Union for Pure and Applied Biophysics (IUPAB) 2024　2024年6月

  7. Understanding of protein functional expression using hybrid QM/MM free energy method 国際会議

    Masahiko Taguchi, Ryo Oyama, Masahiro Kaneso, Cheng Cheng, Chika Higashimura, Yoshihiro Uchida, Shun Sakuraba, Chan Wai-Soon, Shigehiko Hayashi, Hidetoshi Kono

    "Molecular Movies" International Symposium　2023年11月

  8. 光受容タンパク質 OaPAC のダイナミクスと機能発現機構

    田口真彦, 櫻庭俊, Chan Wai-Soon, 河野秀俊

    量子生命科学会第5回大会　2023年5月

  9. QM/MM 分子シミュレーションによる光活性化酵素 PAC の機能解析

    田口真彦, 櫻庭俊, Chan Wai-Soon, 河野秀俊

    量子生命科学会第4回大会　2022年5月

  10. Molecular insight into photoactivation of BLUF photoreceptor from QM/MM free energy calculation

    Masahiko Taguchi, Shun Sakuraba, Chan Wai-Soon, Hidetoshi Kono

    第59回日本生物物理学会年会　2021年11月

  11. 量子/古典混合シミュレーションによるBLUF光受容体の光活性化機構の解析

    田口真彦, 櫻庭俊, Chan Wai-Soon, 河野秀俊

    量子生命科学会第3回大会　2021年9月

  12. 光活性化アデニル酸シクラーゼの古典/量子ハイブリッド分子シミュレーション

    田口真彦, 櫻庭俊, Chan Wai-Soon, 河野秀俊

    量子生命科学会第2回大会　2020年12月

  13. Binding Free Energy Calculations of HIV-1 Protease with Indinavir and Its Drug-Resistant Mutant

    Masahiko Taguchi, Ryo Oyama, Masahiro Kaneso, Shigehiko Hayashi

    第58回日本生物物理学会年会　2020年9月

  14. V字型アントラセンパネルを持つ両親媒性分子から形成される分子カプセルのクラスタリング解析

    田口真彦, 山本裕生, 田中大地, 林重彦

    第13回分子科学討論会　2019年9月

  15. Determination of protonated states for native and mutant structures of HIV-1 protease with indinavir by free energy calculations

    Masahiko Taguchi, Ryo Oyama, Masahiro Kaneso, Shigehiko Hayashi

    第57回日本生物物理学会年会 シンポジウム（ポスト「京」始動を見据えた計算創薬の新展開）　2019年9月

  16. Photoactivation Intermediate of AsLOV2 Photoreceptor Protein Investigated by a Hybrid Molecular Simulation 国際会議

    Masahiko Taguchi, Cheng Cheng, Chika Higashimura, Shigehiko Hayashi

    FUKUI 2018 Satellite Symposium　2018年10月

  17. V字型アントラセンパネルを持つ両親媒性分子の分子動力学シミュレーション

    田口真彦, 山本裕生, 田中大地, 林重彦

    第12回分子科学討論会　2018年9月

  18. Molecular simulation on light-activation mechanism of LOV photoreceptor protein

    Masahiko Taguchi, Cheng Cheng, Chika Higashimura, Shigehiko Hayashi

    第56回日本生物物理学会年会　2018年9月

  19. HIV-1 proteaseの基質および反応阻害剤に関する分子シミュレーションと水溶性光受容タンパク質の光活性化機構に関する分子シミュレーション

    田口真彦, 金曽将弘, 小山糧, 成鋮, 東村智佳, 林重彦

    第5回ポスト京 重点課題1 ワークショップ　2018年8月

  20. QM/MM study on HIV-1 protease with inhibitor 国際会議

    Masahiko Taguchi, Masahiro Kaneso, Shigehiko Hayashi

    IWR School Mathematical Methods for Quantum Chemistry　2017年11月

  21. 超伝導ナノ細線の電場応答特性のシミュレーション

    田口真彦, 都倉康弘, 川畑史郎

    第63回応用物理学会春季学術講演会　2016年3月

  22. Normal mode engineering for quantum phase fluctuations of an inhomogeneous superconducting loop 国際会議

    Masahiko Taguchi, Denis M. Basko, Frank W. J. Hekking

    Frontiers of Quantum and Mesoscopic Thermodynamics (FQMT)　2015年7月

  23. Mode engineering with a one-dimensional superconducting metamaterial 国際会議

    Masahiko Taguchi, Denis M. Basko, Frank W., J. Hekking

    New Perspectives in Spintronics and Mesoscopic Physics (NPSMP)　2015年6月

  24. Quantum Adiabatic Pumping with Tunneling Phase in Quantum Dot System 国際会議

    Masahiko Taguchi, Satoshi Nakajima, Toshihiro Kubo, Yasuhiro Tokura

    International Conference on Physics of Semiconductor (ICPS)　2014年8月

  25. Quantum Fluctuations of a Superconducting Loop Embedded in an Inhomogeneous Electromagnetic Environment 国際会議

    Masahiko Taguchi, Denis M. Basko, Frank W. J. Hekking, Yasuhiro Tokura

    Frontiers of Condensed Matter　2014年8月

  26. Quantum pumping in quantum dot system 国際会議

    Masahiko Taguchi, Satoshi Nakajima, Toshihiro Kubo, Yasuhiro Tokura

    International Symposium on Nano-scale Transport and Technology (ISNTT)　2013年11月

  27. Theoretical investigation on the absorption spectrum of photosystem as a biomarker of extrasolar planets 国際会議

    Masahiko Taguchi, Yu Komatsu, Akimasa Sato, Mitsuo Shoji, Megumi Kayanuma, Katsumasa Kamiya, Kenji Shiraishi, Kazuhiro Yabana, Masayuki Umemura

    The VIIIth Congress of the International Society of Theoretical Chemical Physics (ISTCP)　2013年8月

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共同研究・競争的資金等の研究課題 15

  1. 時分割構造データと連携した計算科学による蛋白質の構造機能解析

    田口 真彦

    2026年4月 ～ 2029年3月

  2. タンパク質の蛍光ラベル化を可能にするアミノ酸配列の新規デザイン手法の開発

    伊藤 優志, 田口 真彦, 南後 恵理子, 高橋 聡

    2026年5月 ～ 2027年3月

  3. 光活性化アデニル酸シクラーゼの活性制御機構の解明

    平野 美奈子 (受入研究者: 田口 真彦)

    2026年4月 ～ 2027年3月

  4. 計算科学と生化学実験を基盤としたバイオセンサーの合理的設計

    田口 真彦, 朱 博

    2025年4月 ～ 2027年3月

  5. 分⼦デザインを⽬指したテルペン環化酵素の反応機構解明 競争的資金

    田口 真彦

    2025年10月 ～ 2026年9月

  6. 量子コンピュータを活用した生体内化学反応の計算プロトコルの探索的研究

    田口 真彦

    2025年12月 ～ 2026年3月

  7. 分子シミュレーションによる光駆動塩化物イオンポンプロドプシン類のダイナミクス解析

    田口 真彦

    2025年5月 ～ 2026年3月

  8. 光活性化アデニル酸シクラーゼの活性制御機構の解明

    平野 美奈子 (受入研究者: 田口 真彦)

    2025年4月 ～ 2026年3月

  9. ペプチドタグのトラップ&リリース原理に基づく汎用生物発光免疫センサーの構築

    安田 貴信, 田口 真彦

    2024年4月 ～ 2026年3月

  10. ハイブリッド分子シミュレーションによる光活性化アデニル酸シクラーゼの動態解析

    田口 真彦

    2023年4月 ～ 2026年3月

  11. AI 支援と構造解析を融合したスイッチ型抗体薬物複合体の超高速スクリーニング法の創成

    朱 博, 田畑 公次, 渡部 聡, 高田 悠里, 田口 真彦, 北口 哲也

    2024年4月 ～ 2025年3月

  12. 超伝導ナノ細線を用いた電荷センサーに関する理論研究

    田口 真彦 (受入研究者: 川畑 史郎 博士)

    2015年9月 ～ 2016年3月

  13. 半導体量子ドットに関する理論研究（スピントロニクス分野）

    田口 真彦 (指導教員: 都倉 康弘 教授)

    2013年5月 ～ 2015年3月

  14. 超伝導細線における量子位相滑りについての理論研究

    田口 真彦 (受入研究者: Frank W. J. Hekking 教授)

    2015年1月 ～ 2015年2月

  15. 超伝導細線の物性制御についての理論研究

    田口 真彦 (受入研究者: Frank W. J. Hekking 教授)

    2014年9月 ～ 2014年11月

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担当経験のある科目(授業) 6

  1. 生命科学B（分担）　東北大学全学講義 学部教養科目

  2. 化学一般実験B（分担）　東北大学理学部化学科留学生コース 学部専門科目

  3. 物理化学演習A（分担）　東北大学理学部化学科留学生コース 学部専門科目

  4. 物理化学演習B（分担）　東北大学理学部化学科留学生コース 学部専門科目

  5. 修了生によるオムニバス講座（分担）　筑波大学数理物質科学研究群

  6. 基礎化学実験（分担）　東北大学理学部化学科留学生コース 学部専門科目

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