2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Synthetic biology for the comprehension of biomolecular networks |
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| Project/Area Number |
23119002
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
花井 泰三 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60283397)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
饗場 浩文 名古屋大学, その他の研究科, 教授 (60211687)
岡本 正宏 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40211122)
濱田 浩幸 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (80346840)
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| Project Period (FY) |
2011-07-25 – 2016-03-31
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| Keywords | 合成生物学 / シミュレーション / トグルスイッチ / 人工遺伝子回路 / 合成代謝経路 / 2成分制御系 |
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| Research Abstract |
本計画研究班の研究目的は、生体分子10要素以下の少数要素で構成され、望みの動的挙動を実現するための人工遺伝子回路を生体内（in vivo）に構築することにある。この目的を達成するために、1)安定動作するトグルスイッチの構築、2)トグルスイッチの応用研究、3)センサータンパク質の改良、4)クオラムセンシングを利用した応用研究を行っている。
1)については、RNAを利用した遺伝子発現スイッチをいくつか文献情報に基づき試したが、よい結果が得られなかった。2)に関しては、イソプロパノール生産を対象とした。細胞増殖に必要なTCAサイクルは、AcetylCoAを利用するために、AcetylCoAを出発物質とするイソプロパノール生産経路と競合する。このため、TCAサイクルの入り口酵素遺伝子であるgltAの発現をONからOFFに、イソプロパノール生産合成代謝経路関連遺伝子の発現をOFFからONとする代謝トグルスイッチを構築した。このトグルスイッチを導入した株は、導入していない株と比較し、3.6倍のイソプロパノールを生産することが確認できた。3)に関しては、昨年度までにシアノバクテリア由来の2成分制御系を大腸菌内に再構成し、光波長に応答して遺伝子発現制御を行う大腸菌を構築した。現在は、光波長感知ドメインを利用して光応答性を有するキメラタンパク質の作成を試みている。4)に関しては、クオラムセンシングを物質生産に利用することについて検討を行っている。昨年度は、オートインデューサーを外部から添加することで、細胞が溶菌する回路を利用し、細胞内で生産された酵素を細胞外に放出する細胞をを構築した。この細胞に、オートインデューサーを生産する回路を追加導入したところ、非常に低い菌体密度でしか、動作しないことが明らかとなった。このため、オートインデューサーの生産にさらなる工夫が必要であると考えられた。
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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
トグルスイッチの応用研究で大幅な物質生産量の向上が観測されたこと、またこの方法論には汎用性があり、多くの応用研究に利用できることがわかった点は大きい。他の研究項目についても、少しずつではあるが着実に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、さらなるトグルスイッチの応用研究、連続培養や微小流体リアクターを用いたトグルスイッチの動特性の解析、クオラムセンシングによる菌体濃度センサーの構築と動特性の解析を行う。また、シアノバクテリアと大腸菌のレスポンスレギュレーターの間でキメラタンパク質を作成し、光波長に応答して大腸菌の内在遺伝子を制御するレスポンスレギュレーターを構築する。
今年度から、新たな公募班が本学術領域研究に参加するので、今まで行ってきた他の計画班および公募班との共同研究に関してはさらに進め、新たな共同研究を模索する。
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Research Products
(20 results)
