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Construction of Ser/Leu-swapped cell-free translation system using natural/in vitro transcribed-hybrid tRNA set

Research Project

Project/Area Number 21K05270
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 37010:Bio-related chemistry
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Fujino Tomoshige  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00772378)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords無細胞翻訳系 / tRNA / 遺伝暗号 / バイオハザード / プロテオミクス / キメラtRNA / 改変遺伝暗号
Outline of Research at the Start

申請者は、先行研究において、アミノ酸入れ替え遺伝暗号を持つ試験管内タンパク質合成系を提案した。この系は、通常の生物の持つ遺伝暗号と異なるため、万が一、組み換え遺伝子が外部に漏洩しても、実害を及ぼさないという利点がある。一方、タンパク質合成量が、通常の系の10分の1程度と低いという問題もあった。そこで、本研究では、使用するtRNAの大部分を大腸菌から抽出した天然tRNAに置き換えることで、タンパク質合成活性の高いアミノ酸入れ替え遺伝暗号の構築を目指す。本系が確立すれば、危険な遺伝子を用いずに、研究対象となるタンパク質のみを得る有用な方法となることが期待される。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we constructed a hybrid tRNA set by combining natural tRNAs extracted from E. coli cells with in vitro-transcribed artificial tRNAs. Using this tRNA set, we simplified the construction method of a cell-free translation system with a Ser/Leu-swapped genetic code. Genes designed for this Ser/Leu-swapped genetic code produce non-functional products in translation systems with the standard genetic code, which is common to most organisms. Therefore, even if these genes were to leak into the environment, they would have no potential biohazard risk.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発された、Ser/Leu交換遺伝暗号を持つ再構成無細胞翻訳系は、遺伝子の漏洩に由来するバイオハザードリスクの無いタンパク質合成系として、今後の利用が期待される。
さらに、近年Ser/Leu交換遺伝暗号を実際の生物で構築する試みが世界的に行われており、本研究の成果は、生物への実装に先駆けたモデル系として、今後の研究に重要な知見を提供すると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (19 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Ser/Leu-swapped cell-free translation system constructed with natural/in vitro transcribed-hybrid tRNA set2024

    • Author(s)
      Tomoshige Fujino, Ryogo Sonoda, Taito Higashinagata, Emi Mishiro-Sato, Keiko Kano, Hiroshi Murakami
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: -

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    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 51 Issue: 14 Pages: 7465-7479

    • DOI

      10.1093/nar/gkad555

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    • Author(s)
      Kondo Taishi、Matsuoka Kazuhiro、Umemoto Shun、Fujino Tomoshige、Hayashi Gosuke、Iwatani Yasumasa、Murakami Hiroshi
    • Journal Title

      Life Science Alliance

      Volume: 5 Issue: 6 Pages: e202101322-e202101322

    • DOI

      10.26508/lsa.202101322

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      Kondo Taishi、Eguchi Minori、Tsuzuki Nariaki、Murata Naoya、Fujino Tomoshige、Hayashi Gosuke、Murakami Hiroshi
    • Journal Title

      BIO-PROTOCOL

      Volume: 11 Issue: 16

    • DOI

      10.21769/bioprotoc.4125

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    • Author(s)
      近藤 太志,梅本 駿,藤野 公茂,林 剛介,村上 裕( 担当: 分担執筆)
    • Total Pages
      601
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861048555
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URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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