セレンタンパク質の革新的生産プラットフォームの開発
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22K19163
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
三原 久明 立命館大学, 生命科学部, 教授 (30324693)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青野 陸 立命館大学, 生命科学部, 助教 (80777938)
井上 真男 立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, 助教 (90906976)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | セレンタンパク質 / アーキア |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、アーキアをプラットフォームとすることで、その発見より50年に渡り存在していたセレンタンパク質生合成機構の「超えられない壁」を超える、革新的ヒトセレンタンパク質高生産システムの開発を行う。本研究構想は、基礎研究におけるセレンタンパク質の解析を大きく前進させると共に、産業上未開拓なセレンタンパク質の開発の扉を開くものである。さらには、アーキアのセレンタンパク質生合成システムをヒト型に変換することに挑戦し、「アーキアシステムのヒト化」という新たな合成生物学的研究のさきがけとなると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトの必須微量元素であるセレンは、特殊なタンパク質「セレンタンパク質」に「第21番目のアミノ酸」セレノシステイン残基 (Sec) の形でポリペプチド鎖中に挿入され、抗酸化作用など重要な生理的役割を果たす。一方で、25種類あるヒトセレンタンパク質のうち半分は機能の手がかりすら得られていない。生理学的重要性および産業利用への期待から、微生物を宿主とするヒトセレンタンパク質の高発現系構築が望まれている。しかし、セレノシステインのポリペプチドへの挿入は終止コドンを用いた特殊な翻訳機構に依存し、ヒトと真正細菌ではそのメカニズムの間に「超えられない壁」が存在するため、高発現系構築は成功に至っていない。そこで、ヒトセレンタンパク質の生産プラットフォームとしてアーキアが好適であると考え、アーキアを宿主とした高発現系構築に挑戦し、有用セレンタンパク質の量産化と機能未知セレンタンパク質の構造機能解析に向けたプラットフォームを創出することを目指した研究を行っている。真核生物のSelBホモログであるeEFSecは、SECIS結合タンパク質SBP2を介してSECISを認識することでSec挿入を可能にする。しかし、アーキアにはSBP2ホモログは存在せず、どのようにしてSECISに依存したSec挿入が行われているのか不明である。本年度は、M. maripaludisおよびもう一つの宿主候補としてMethanothermococcus okinawensisについて培養条件とプラスミド導入条件の確立を行った。また、アーキアにもSelBおよびSECISと結合する新規タンパク質aSBPが存在すると予想し、プルダウンアッセイ、RNA-seq解析を行うことでaSBP候補遺伝子を探索した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、アーキア2株の培養条件の確立にも成功し、SECISについての検討も概ね計画通りである。プルダウンアッセイ、RNA-seq解析を行うことでaSBP候補遺伝子の絞り込みも進行中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き申請書の計画に沿って研究を実施する。アーキアを宿主として、ヒトセレンタンパク質を発現させ、ヒトとアーキアのSECISの配列・mRNA高次構造の違いが、セレンタンパク質合成効率にどのような影響を与えるのかを精査し、ヒトセレンタンパク質の高生産システムを構築する。
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
