Construction of a cell-free translation system conjugated with amino acid and nucleic acid synthesis pathways

• Project/Area Number: 25K02237
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Institute of Science Tokyo
• Principal Investigator: 藤島 皓介 東京科学大学, 未来社会創成研究院, 准教授 (00776411)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000); Fiscal Year 2027: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2026: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000); Fiscal Year 2025: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 無細胞翻訳系 / 核酸合成 / アミノ酸合成

Outline of Research at the Start

本研究では、8種のアミノ酸と4種のリボ核酸の合成を担う酵素反応ネットワークを構築し、無細胞系での代謝と転写翻訳の相互制御を解明することを目指す。初年度は熱力学計算に基づいて代謝経路を設計し、ピリミジンとプリン合成経路の最適化を行う。次に選定酵素を大腸菌で発現・精製し、アミノ酸合成経路から葉酸回路などを経て核酸合成へと段階的に再構築する。中間代謝物質の生産フラックスはNADH吸光やATPの加水分解に伴うリン酸検出で間接的に確認し、最終生産物は炭素同位体を用いて同定する。最終年はシミュレーションで共役系を最適化したのちボトルネックを特定し、人工細胞系の課題を明らかにする。