| Project/Area Number |
21H01721
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
Umeno Daisuke 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00400812)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
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| Keywords | 進化工学 / 合成生物学 / バイオセンサー / タンパク質 / フォールディング / 安定化 / 生合成 / イソプレノイド / アルカロイド / 進化分子工学 / 転写因子 / メタボライト / 安定性 |
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| Outline of Research at the Start |
任意の酵素を分子認識素子に造り変え，その基質に対するバイオセンサを構築する技術を開発した．本研究では，その汎用性と迅速性を最大限に生かした新しいバイオテクノロジーのあり方を模索する．生理活性オピオイドの生合成経路とイソプレノイド前駆体経路を標的モチーフと定め，これらの経路をなす生合成酵素を全てセンサ化し，すべての中間体のバイオセンサを揃える．これらを用いたマルチプレックス解析を駆使して，今までにない解像度での最適化による，超高効率な経路創出に挑む．また，金属-硫黄クラスターの組立て・組み込みマシナリーの機能スクリーニング系を開発し，その機能改良にも挑戦する．
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| Outline of Final Research Achievements |
We recently found that almost any enzyme can become biosensor component by moderately destabilized through random mutations. In this study, we have developed the technology to improve enzymes, biosynthetic pathways, and mocrobial hosts using biosensors. Also we have also succeeded in fusing multiple enzymes in the ways where fusion partners are mutual regulating to each other. Furthermore, we have demonstrated that temporary becoming ligand-induced folder allows protein biosensors to rapidly access to the novel sensor functions.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は，「Ligand-induced folding」という現象が，ランダム変異の蓄積によって，酵素を含むあらゆるタンパク質に頻出する現象であることを改めて示すとともに，これが代謝工学や宿主工学，そして酵素工学のための有効なスクリーニングツールを提供できることを明確に示すことができた．また，自然界で起きているタンパク質の機能進化において，これまで見過ごされてきた要素を提示するとともに，より複雑なタンパク質の協働機能の設計学，Protein Computingやタンパク質機能への制御機構の埋め込み技術としての新しい可能性を示すことができた．
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