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冥王代プレ生命システムの実験室内再現

Publicly Offered Research

Project AreaHadean Bioscience
Project/Area Number 15H01057
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

上田 卓也  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (80184927)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Keywords膜タンパク質 / Ribosome Display / PURE system / 細胞分裂 / 生命の起源 / 蛋白質 / 脂質 / 進化 / 原始タンパク質 / リボソームディスプレー
Outline of Annual Research Achievements

人工の脂質膜であるNanodiscを用いたRibosome Displayの確立に取り組んだ。ribosomeから提示されたペプチド鎖が、脂質との親和性によって選抜されることを示すために、7回膜貫通型タンパク質bacteriorhodopsin(bR)と、FtsZ interacting protein A(ZipA)の一回膜貫通ドメインを膜タンパク質のモデル分子として使用した。可溶性のタンパク質(DHFR)と、各モデル分子を系中に共存させたときに、サイクル数の増加に伴ってモデル分子の遺伝子が濃縮されることが示された。このことにより膜タンパク質のibosome Displayによる選抜が可能であり、また脂質としてNanodiscを用いることが有効であることが示されたため、この手法を用いて、ランダムな10アミノ酸のペプチドをコードするDNAライブラリーを構築した後、PURE systemで翻訳し、Nanodiscとの親和性を有する翻訳複合体の選抜を行った。1サイクル後のmRNAの配列解析の結果、コドンの出現確率に対するアミノ酸の出現頻度において、イソロイシンの相対頻度が顕著に上昇し、グリシンの相対頻度が顕著に減少した。このサイクルを繰り返すことによって、原始膜タンパク質の配列に迫ることができるものと期待できる。
大腸菌の細胞分裂の根幹を担う3つのタンパク質を、人工膜小胞中でPURE systemを用いてde novoに合成することに成功した。FtsZは、脂質膜にアンカリングされたZipAと結合、重合し、脂質膜の変形を惹起した。このリポソームは分裂する人工細胞の開発につながるものと期待できる。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2015 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 7 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Cell-free translation system: Development in biochemistry and advance in synthetic biology2017

    • Author(s)
      金森崇,杉本(永池)崇,車兪澈,網藏和晃,上田卓也
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 89 Issue: 2 Pages: 211-220

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2017.890211

    • NAID

      40021203278

    • ISSN
      0037-1017
    • Year and Date
      2017-04-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The PURE system for the cell-free synthesis of membrane proteins2015

    • Author(s)
      Kuruma Y, Ueda T.
    • Journal Title

      Nat Protoc

      Volume: 10 Issue: 9 Pages: 1328-1344

    • DOI

      10.1038/nprot.2015.082

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] The PURE system for artificial cells2017

    • Author(s)
      Takuya Ueda
    • Organizer
      2017 MRS Spring Meeting
    • Place of Presentation
      Phoenix, Arizona, USA
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 人工細胞の構築に向けて:創発と依存2015

    • Author(s)
      上田卓也
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド、神戸
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] どのようにして細胞を創るのか2015

    • Author(s)
      上田卓也
    • Organizer
      細胞を創る研究会8.0
    • Place of Presentation
      大阪大学、大阪
    • Year and Date
      2015-11-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生化学は無細胞ではじまり、無細胞で終わる2015

    • Author(s)
      上田卓也
    • Organizer
      第10回無細胞生命科学研究会
    • Place of Presentation
      理研横浜キャンパスホール、横浜
    • Year and Date
      2015-10-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] The Pure System for Artificial Cells2015

    • Author(s)
      Takuya Ueda
    • Organizer
      Satellite Meeting "Genetic code and translation: from single molecule to systems biology view"
    • Place of Presentation
      Doresden, Germany
    • Year and Date
      2015-07-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The PURE System as a platform technology for Synthetic Biology2015

    • Author(s)
      Takuya Ueda
    • Organizer
      Gordon Research Center on Synthetic Biology 2015
    • Place of Presentation
      Sunday River, Newly, Maine, USA
    • Year and Date
      2015-06-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The PURE System for Synthetic Biology2015

    • Author(s)
      Takuya Ueda
    • Organizer
      1st World Congress on Laboratory Medicine of Chinese Research Hospital Association
    • Place of Presentation
      Hangzhou, China
    • Year and Date
      2015-04-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks]

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/molbio/index.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京大学上田研究室

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/molbio/index.html

    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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