| Project/Area Number |
22H02591
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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 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
坂本 健作 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (50240685)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
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| Keywords | 拡張遺伝暗号 / 非天然アミノ酸 / 合成生物学 / 大腸菌進化 / タンパク質機能構造 / 遺伝暗号 / 進化実験 / ヒドロキシ酸 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、遺伝暗号の改変によってアミノ酸レパートリーが拡張された大腸菌の進化実験を行う。その結果ゲノム中に生じた変異の中から、「通常のアミノ酸コドン」から「非天然アミノ酸コドン」への変異（非正規変異）を見出し、このような非正規変異が与えるタンパク質変異体への影響を解析する。これまで個別のタンパク質に非天然アミノ酸を導入する研究はあったが、プロテオーム全体に対して非天然アミノ酸をランダムに導入し、その結果生じる大腸菌の表現型や変異タンパク質を解析する試みは初めてである。拡張されたアミノ酸レパートリーに基づくタンパク質の機能・構造を理解するための体系的な取り組みを開始する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
非天然アミノ酸をUAGコドンに割り当てた大腸菌を用いて変異の蓄積実験を行った。遺伝子内にUAGコドンへの変異が生じた場合には、この変異位置に非天然アミノ酸がとりこまれたタンパク質が生じる。このような非正規変異がゲノム中に蓄積するかを検証した。古澤力博士（東大、理研）との共同研究の成果である。非天然アミノ酸としては AlocLysOH、3-ニトロチロシン、および3-ブロモチロシンを使用した。これらの非天然アミノ酸をそれぞれコード化した大腸菌B-95.ΔA株（よって3種類）を作成し、これらのアミノ酸が実際にタンパク質に取り込まれることを確認するとともに、これらのアミノ酸の導入効率を調べる実験を行った。これらの非天然アミノ酸の中でもAlocLysOHは、正確にはアミノ酸ではない非アミノ酸（ヒドロキシ酸）であることから本研究で最も興味深いターゲットであり、とくにタンパク質産物の質量分析や導入効率の詳細な解析を行った。また、非正規変異の蓄積が最も多かったものがAlocLysOHであったことから、以下の２つの結論は主にAlocLysOHについて得られた結果に基づくものである。（１）非天然アミノ酸を導入する分子システムは人為的なものであり大腸菌からは外部的な性格を持っているが、1400世代に及ぶ継代を経ても安定に大腸菌に保持された。（２）非アミノ酸であっても非正規変異の蓄積によって大腸菌プロテオームに入り込むことが許容されることが示された。通常のアミノ酸どうしの正規変異と比べても、AlocLysOHをタンパク質に導入する非正規変異の発生率が有意に小さいということはない。これらの結果は、人工的なアミノ酸であっても、非正規変異を通じて生物のプロテオームに蓄積できることを示している。このような非天然アミノ酸の性格は、選択圧が存在するときには生物進化を効率よく助長できると考えられる。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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