| Project Area | Autonomous biological systems of megadalton complexity |
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| Project/Area Number |
21H05156
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
Kuruma Yutetsu 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 主任研究員 (40508420)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥33,280,000 (Direct Cost: ¥25,600,000、Indirect Cost: ¥7,680,000)
Fiscal Year 2023: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000)
Fiscal Year 2022: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
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| Keywords | 合成生物学 / 人工細胞 / 無細胞合成系 / 脂質膜 / リン脂質 / 膜タンパク質 / 無細胞系 / 生命の起源 / タンパク質 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では生命の最も生命らしい特徴である自己複製に着目し、細胞を形成する膜が成長し分裂する現象を再現することを目標とする。具体的には、アセチルCoA合成、脂肪酸合成、リン脂質合成という複数の細胞機能を構成要素から再構築し、人工膜内で統合することで増殖する人工細胞システムの構築を目指す。複雑な細胞内反応を詳細に定量的に解析できる人工細胞システムは、構造生物学的理解をよりリアルに細胞内環境を反映した機能的理解につなげることや、分子動力学計算のための純度の高い基盤データの供給を可能とすることが期待できる。本領域内でこれらの連携を達成し、構造生命システム科学という新しい分野を切り開くことを目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In order to reproduce the self-reproduction ability of cells, we tried to construct an artificial cell system that can be self-growing by producing the cell membrane. Specifically, we constructed an in vitro system synthesizing phospholipids by combining a fatty acid synthesis system and a cell-free gene expression system, which synthesizes 3 membrane protein enzymes, and we performed phospholipid synthesis within phospholipid membrane vesicles. As a result, we succeeded in synthesizing 100uM of phospholipid, which is about 10% of the mother artificial cell membrane. This made it possible to build a technological foundation for self-growing artificial cells. Based on this result, we reported two original papers and one co-authored paper.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
非生物である分子と遺伝子から生きた細胞を作り出す人工細胞研究は、生命システムの包括的な理解につながる研究である。また、全ての分子の種類と濃度が把握できる人工細胞系は、新たな遺伝子発現システムとしての利用価値が高い。これは多くの生命科学分野において基本的な技術になるだけではなく、創薬や物質生産などの産業に結びつくものである。今回の成果は人工細胞研究の1番の課題である、”自己複製の再現化”を解決するための、最も合理的で実現可能性の高い手法であるといえる。そのため当該研究分野を今後大きく発展させるものであるといえる。
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