To maintain proteostasis, cells depend on an intricate network of Protein Quality Control (PQC) pathways involving specialized proteins. These include:
(a) Molecular chaperones and co-chaperones, which prevent protein aggregation, assist in folding or refolding misfolded/unfolded polypeptides, and disassemble protein aggregates;
(b) Proteases linked to degradation pathways such as the ubiquitin-proteasome system (UPS) and autophagy, which help eliminate irreversibly damaged proteins; and
(c) Sensor proteins, which regulate PQC components as needed to maintain protein homeostasis.

We have initiated a major research endeavour to map the primate-specific proteostasis landscape and investigate the role of adaptations in human disease mechanisms and aging. Our multidisciplinary approach integrates bioinformatics and machine learning (via collaborative efforts) coupled to evolutionary biology, molecular and cell biology, biochemistry, structural biology, and animal modelling. 

We have initiated a pioneering research endeavor to map the primate-specific proteostasis landscape and investigate the role of these evolutionary changes/adaptations in human disease mechanisms and aging. Our multidisciplinary approach integrates bioinformatics and machine learning (via collaborative efforts with groups at EPFL, Switzerland and Keio University, Japan) coupled to evolutionary biology, molecular and cell biology, biochemistry, structural biology, and animal modelling.

(1) 霊長類特異的プロテオスタシス・ランドスケープの特性評価

細胞は、プロテオスタシスの維持のため、特殊なタンパク質が関与するタンパク質品質管理（PQC）経路の緻密なネットワークに依存している。これらの経路には以下が含まれる。

(a) 分子シャペロンとコシャペロン：タンパク質の凝集を防ぎ、ミスフォールディングやアンフォールディングを起こしたポリペプチドのフォールディングやリフォールディングを補助し、タンパク質の凝集体を分解する。

(b) ユビキチン・プロテアソーム系（UPS）やオートファジーなどの分解経路に関連するプロテアーゼ：不可逆的に損傷したタンパク質の除去を助ける。

(c） センサータンパク質：タンパク質の恒常性を維持するため、必要に応じてPQCの構成因子を制御する。

私たちは、霊長類に特異的なプロテオスタシス・ランドスケープをマッピングし、ヒトの疾病メカニズムおよび老化における適応の役割を解析する先駆的な研究を開始した。私たちの多分野横断的なアプローチは、進化生物学、分子・細胞生物学、生化学、構造生物学および動物モデリングに、バイオインフォマティクスと機械学習を（共同作業によって）統合するものである。

We investigate chaperone systems capable of protein disaggregation and refolding to understand how mammalian cells recover from protein damage. Specifically, our research focuses on how primate cells have evolved specialized mechanisms to mitigate protein aggregation. Our efforts have identified novel regulatory pathways that enhance protein disaggregation/clearance in human cells. By delineating the assembly and regulation of protein disaggregases, we aim to develop therapeutically relevant strategies to enhance cellular protein quality control and combat protein aggregation associated with aging and disease.

(2) タンパク質分解酵素のアセンブリ経路の解明

哺乳類の細胞がタンパク質の損傷からどのように回復するかを理解するために、タンパク質の凝集解除およびリフォールディングを実行するシャペロンシステムを研究している。具体的には、私たちの研究は、霊長類の細胞がタンパク質の凝集を緩和する特殊なメカニズムをどのように進化させてきたかに着目している。その結果、ヒト細胞においてタンパク質の凝集解除・クリアランスを促進する新たな制御経路を特定した。私たちは、タンパク質凝集分解酵素のアセンブリおよび制御を解明することにより、細胞内のタンパク質の品質管理を強化し、老化や疾病に関わるタンパク質の凝集に対抗するために有効な治療戦略の開発を目指している。

In close collaboration with leading scientists at Bio2Q, our research explores protein aggregation and clearance along the gut-brain axis through the lens of proteostasis. We aim to identify primate-specific mechanisms that enhance gut barrier integrity in response to proteotoxic stress induced by dysbiosis, and to investigate how these adaptations may protect downstream neuronal networks from protein aggregation. This research direction integrates a strong neurodegeneration and aging component and employs a combination of cellular, organoid, and animal models. 

(3) In vivoおよびin vitroにおける疾患と老化のモデリング

私たちは、Bio2Qのトップ科学者と緊密に連携し、プロテオスタシスという切り口から、腸脳軸におけるタンパク質の凝集およびクリアランスについて研究を進めている。ディスバイオシスによって誘発されるタンパク質毒性ストレスに応答して腸管バリアの完全性を強化する、霊長類に特異的なメカニズムを特定し、これらの適応が下流の神経細胞ネットワークをタンパク質凝集からどのように保護するかを解明することを目指している。この研究の方向性は、神経変性および老化の要素を強く取り入れ、細胞モデル、オルガノイドモデル、動物モデルを複合的に採用するものである。