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チューリングパターンを形成する大腸菌の合成生物学的手法による作製

Research Project

Project/Area Number 09J09649
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Bioinformatics/Life informatics
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

鮎川 翔太郎  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords合成生物学 / 人工遺伝子回路 / 生体分子システム / パターン形成 / 細胞間コミュニケーション
Research Abstract

本研究は、人工遺伝子回路によりチューリングパターンを形成する大腸菌を作ることで、細胞集団を時間的空間的に制御可能な生体分子システムの設計原理に関する知見を深めることを目的とする。この人工遺伝子回路の作製のために必要な遺伝子部品としては、アクチベーター分子とインヒビター分子の存在に応答して遺伝子転写調節を行う拡散シグナル分子応答回路と、二種類の転写制御タンパク質によって制御を受ける遺伝子AND回路プロモーターがある。これらの部品のうちインヒビター応答回路だけ唯一活性の確認ができていなかったが、これは二種類目のシグナル分子に応答した遺伝子発現の系が大腸菌内でうまく動かないことに起因していた。昨年度は二種類目のシグナル分子としてautoinducer-IIをもちいることを考え研究を進めてきたが、autoinducer-IIに応答した遺伝子の発現を確認することはできなかった。そこで本年度からはシグナル分子を3OC12HSLに変更することとし、これに応答する遺伝子発現系を含むプラスミドを新たに作製した。作製した遺伝子発現系を大腸菌に導入し、3OC12HSLで誘導したところ目的タンパク質の発現が確認できた。この結果は二種類目のシグナル分子に応答した遺伝子発現の系が確立できたことを示している。また上述のシグナル応答回路とは別にリガンドと特異的に結合して自己切断を起こすアプタザイムを用いて、flavin mononucleotideとの結合に応答して任意の配列をもったRNA鎖を出力するシグナル応答回路の作製にも成功した。これらの結果により、大腸菌にチューリングパターンを形成させるために必要な遺伝子部品である二種類の転写制御タンパク質によって制御を受ける遺伝子AND回路プロモーターと、二種類の拡散性シグナル分子応答回路が全て完成したといえる。

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2011 2010

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Aptazyme-based molecular device that converts a small-molecule input to an RNA output2011

    • Author(s)
      Ayukawa, S., Sakai, Y., Kiga, D.
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: (掲載確定)(未定) Issue: 61 Pages: 7556-8

    • DOI

      10.1039/c2cc31886e

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tunable synthetic phenotypic diversification on Waddington's landscape through autonomous signaling2011

    • Author(s)
      Sekine, R., Yamamura, M., Ayukawa, S., Ishimatsu, K., Akama, S., Takinoue, M., Hagiya, M., Kiga, D.
    • Journal Title

      Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.

      Volume: 108 Issue: 44 Pages: 17969-17973

    • DOI

      10.1073/pnas.1105901108

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] RTRACS : A Modularized RNA-Dependent RNA Transcription System with High Programmability2011

    • Author(s)
      Ayukawa S, Takinoue M, Kiga D
    • Journal Title

      Acc Chem Res.

      Volume: 44 Issue: 12 Pages: 1369-1379

    • DOI

      10.1021/ar200128b

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Construction of a genetic AND gate under a new standard for assembly of genetic parts2010

    • Author(s)
      Shotaro Ayukawa
    • Journal Title

      BMC Genomics

      Volume: 11(Supp14)

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of an RNA aptamer-based molecular detection device for in vitro synthetic biology2011

    • Author(s)
      Shotaro Ayukawa
    • Organizer
      第34回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2011-12-13
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of an RNA aptamer-based molecular detection device for in vitro synthetic biology2011

    • Author(s)
      Shotaro Ayukawa
    • Organizer
      SB 5.0, The Fifth International Meeting on Synthetic Biology
    • Place of Presentation
      Stanford, USA
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Construction of a genetic AND gate under a new standard for assembly of genetic parts2010

    • Author(s)
      Shotaro Ayukawa
    • Organizer
      InCoB2010 The 9th International Conference on Bioinformatics
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2010-09-26
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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