2015 Fiscal Year Annual Research Report
無細胞タンパク質合成系で動作する人工遺伝子回路の構築
| Project Area | Synthetic biology for the comprehension of biomolecular networks |
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| Project/Area Number |
23119007
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
陶山 明 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (90163063)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
庄田 耕一郎 東京大学, 総合文化研究科, 助教 (00401216)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 合成生物学 / 人工遺伝子回路 / 無細胞タンパク質合成系 / 遺伝子ネットワーク / 遺伝子発現制御 / 転写因子 / ベシクル / DNAコンピュータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1)多要素人工回路構築法1、2)多要素人工回路構築法2、3)手法性能向上の研究を実施した。
1)について：柘植班と協力して、細胞の増殖に大きな影響を与えない人工遺伝子回路を合理的に設計するための一般的指針を明らかにする研究を行った。人工遺伝子回路の導入による宿主への一般的な影響は複数の宿主遺伝子に対する強制的な発現変動で代表される。そこで、解糖系遺伝子10種の発現量比を様々に変動させた大腸菌を用いて、発現変動の度合いに基づいて定義した摂動尺度と増殖速度、および宿主遺伝子の発現プロファイルとの関係を調べた。その結果、増殖速度が低下した株では野生株と比べた宿主遺伝子の発現量の変動度が大きいこと、摂動尺度と宿主遺伝子の発現量の変動度との間には明確な相関が見られないことがわかった。この結果は、宿主の増殖速度に影響を与える特定の摂動が存在することを示唆する。それを明らかにできれば、細胞の増殖を妨げずに動作する人工遺伝子回路を設計するための一般的指針が得られると考えられる。
2)について；車班と協力して、mRNAがそのまま転写因子になるために合理的な構築が容易な人工遺伝子回路の研究を進めた。その結果、GUV内に構築したこの人工遺伝子回路をGUV外の誘導物質で起動し、GUV内の他の遺伝子の発現の有無によりGFPを発現させることに成功した。この仕組みは、基本的に、大腸菌でも使用可能 である。また、DNAのハイブリダイゼーション速度を配列から予測する方法を開発し、それを人工遺伝子回路モジュールの設計に利用することで、モジュールの動作性能が格段に向上することを示した。それらのモジュールを用いて6個の転写単位をもつ人工遺伝子回路を合理的に構築することに成功した。
3)について：一つ細胞で人工遺伝子回路の動作が計測できるほどにPhoto-DEAN法のRNA定量感度を高めるための確実な手がかりを得た。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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