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無細胞膜タンパク質合成による脂質代謝系の再構築

Publicly Offered Research

Project AreaSynthetic biology for the comprehension of biomolecular networks
Project/Area Number 24119504
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionTokyo Institute of Technology (2013)
The University of Tokyo (2012)

Principal Investigator

車 兪徹  東京工業大学, 地球生命研究所, WPI研究員 (40508420)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Keywords脂質合成 / 合成生物学 / 試験管内タンパク質合成 / リン脂質合成 / 無細胞タンパク質合成系 / NanoDisc
Research Abstract

本研究の目的は、リン脂質の生合成に関わる酵素を無細胞系で合成し、リン脂質代謝系を試験管内で構築・再現する事である。これにより、リン脂質代謝をモデルとした、膜蛋白質分子間ネットワークの無細胞内再構築を試みる。このような人工的なシステムを構築することで、代謝系を総括的な視点から解析できる系を確立させることを目的といている。これまでに代謝初段階の反応については申請者等の過去の研究によって無細胞構築に成功している。これをさらに複雑化させることで、基質の種類や、脂肪鎖のバリエーション、反応条件などによってどのように推移するかを、代謝全体としての解析を行う。
まず、リデザインした脂質生合成経路に関わる8種のタンパク質について、無細胞系での合成を行った。次に脂質を円盤状に束ねたNanoDisc(ND)を系内に投入し、タンパク質を合成した後、Ni-charged MagnetBeadsによりNDを単離した。その結果、合成されたタンパク質の80%以上が自発的にND膜に挿入していることが確認できた。しかし、PssAに関してはほとんどElution画分に得られていないことから、可溶性のタンパク質であると思われる。また、GPATのみ膜局在効率が著しく低い(20%以下)という結果になった。これは、タンパク質の持つ立体構造の性質によるものと推察される。
他の班との連携として、B01陶山班の庄田先生とliposome内での膜タンパク質合成系の構築を行っている。人工細胞の実現化を目指し、多種の方法によるliposome内タンパク質合成方法とその定量化について、また無細胞系をベースとした合成生物学についてそれぞれ、論文1報(Chembiochem, 2013, 14:1963-6)とブックチャプター(Synthetic Biology Tools and Applications, 2013, ELSEVIER, Edt. H. Zhao, Chapter 14)を作製した。今後はさらに、各酵素の機能評価と脂質合成代謝の再構築を目指す。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Unbiased tracking of the progression of mRNA and protein synthesis in bulk and in liposome-confined reactions2013

    • Author(s)
      van Nies, P
    • Journal Title

      Chembiochem

      Volume: 14 Issue: 15 Pages: 1963-1966

    • DOI

      10.1002/cbic.201300449

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Creation of possible living organisms to study an early life2014

    • Author(s)
      Yutetsu Kuruma
    • Organizer
      The 2nd ELSI International Symposium
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Autonomous construction of synthetic cell membrane2013

    • Author(s)
      Yutetsu Kuruma, Hideaki Matsubayashi and Takuya Ueda
    • Organizer
      12th Europian Conference on Artificial Life (ECAL)
    • Place of Presentation
      シチリア、イタリア
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] In vitro Synthesis of Membrane Protein Machinery toward the Construction of Artificial Cell2013

    • Author(s)
      Hideaki Matsubayashi, Yutetsu Kuruma and Takuya Ueda.
    • Organizer
      12th Europian Conference on Artificial Life (ECAL)
    • Place of Presentation
      シチリア、イタリア
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthetic biology approach for in vitro cell signaling.2013

    • Author(s)
      Yutetsu Kuruma
    • Organizer
      The Workshop: "What Synthetic Biology can offer to Artificial Intelligence? Perspectives in the Bio-Chem-ICT and other scenarios", within the ECAL2013
    • Place of Presentation
      シチリア、イタリア
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] From gene to membrane function in cell-free system2013

    • Author(s)
      Yutetsu Kuruma
    • Organizer
      The 65th Fujihara Seminar International Symposium on Synthetic Biology of Unnatural Base Pairs and Amino Acids
    • Place of Presentation
      苫小牧
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Construction of membrane protein complexes by cell-free system2012

    • Author(s)
      Yutetsu Kuruma
    • Organizer
      第35回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場・マリンメッセ福岡
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 無細胞系で創る膜タンパク質複合体2012

    • Author(s)
      車 兪徹
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会5.0
    • Place of Presentation
      東京・東京工業大学 すずかけ台キャンパス すずかけホール
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 無細胞タンパク質合成系による膜タンパク質複合体の構築2012

    • Author(s)
      車 兪徹
    • Organizer
      第7回無細胞生命科学研究会
    • Place of Presentation
      愛媛大学南加記念ホール
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Book] Methods of Molecular Biology -The PURE System for Protein Production-2014

    • Author(s)
      Shimizu Y, Kuruma Y, Kanamori T, Ueda T.
    • Total Pages
      307
    • Publisher
      Humana Press
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Book] Synthetic Biology Tools and Applications. Chapter 14 "Semi-Synthetic Minimal Cells: Biochemical, Physical, and technological Aspects2013

    • Author(s)
      Pasquale Stano, Tereza Pereira de Souza, Yutetsu Kuruma, Paolo Carrara and Pier Luigi Luisi.
    • Total Pages
      333
    • Publisher
      ELSEVIER
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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