2019 Fiscal Year Annual Research Report
In vitro reconstitution of genome self-replication system and its evolution
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16KT0076
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| Research Institution | Rikkyo University |
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Principal Investigator |
末次 正幸 立教大学, 理学部, 教授 (00363341)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高田 啓 立教大学, 理学部, ポストドクトラルフェロー (70747899) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2020-03-31
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| Keywords | 試験管内自己複製系 / 複製サイクル再構成系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
複製の鋳型となるDNA分子（ミニ染色体）に自身の複製に必要な複製タンパク質群の情報を遺伝子のかたちでコードしておく。転写翻訳反応によってその情報を引き出せば、産生する複製装置によってDNA分子の新たなコピーが作られる。そのコピーはまた、転写翻訳によって次なる世代の複製装置を生み出すので、情報分子の継続的な自己複製のサイクルが繰り返されることとなる。
複製・転写・翻訳のそれぞれの反応系は、各反応ステップにおいて精製タンパク質をもちいた試験管内再構成系が構築されている。染色体複製システムとしては、20種をこえるペプチドを混ぜ合わせることによって、複製開始、終結、分離からなるミニ染色体の「複製サイクル」を何度も繰り返すような系も再構成できている。そこで本研究では、鋳型となるミニ染色体上に複製サイクル再構成系のタンパク質を遺伝情報の形でコードさせておき、その情報発現によって複製サイクルの進行を導くことができるような系の構築を進めた。前年度までに、遺伝情報発現においては転写翻訳反応再構成系であるPUREsystemを利用し、ミニ染色体にコードされた複製開始遺伝子の転写翻訳に依存して、ミニ染色体自身の複製サイクルの開始を誘導できるような再構成系（ミニ染色体自己複製系）を構築し、このミニ染色体自己複製系を油中水滴エマルション内で反応させるための条件を決定した。
令和元年度は、複製開始遺伝子だけでなく、「複製サイクル」に必要な全20種以上のタンパク質について、個々に遺伝情報からのPUREsystemを用いた発現により複製サイクル反応を導くことができるか検討した。発現量の調節なども行い、必要な全てのタンパク質を遺伝情報（DNA）に置き換え可能であることを見出した。そのうち8種の遺伝子を一つのミニ染色体にコードさせ、このミニ染色体を鋳型に、転写翻訳に依存した自己複製サイクル反応を導くことに成功した。
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