2021 Fiscal Year Research-status Report
Revalidation of the origin of DNA molecules by constructing Escherichia coli deficient in the core enzyme of RNA origin theory
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20K21274
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小川 順 京都大学, 農学研究科, 教授 (70281102)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 道樹 京都大学, 農学研究科, 特定助教 (40766193)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | デオキシリボヌクレオシド / リボヌクレオシド還元酵素 / DNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNA分子の起源をRNAとするRNA起源説には、いくつかの問題点が存在するものの、他に有力な仮説がないことから、広く受け入れられている。本研究では、RNA起源説に一石を投ずるべく、すべての生物に共通でRNAからのDNA合成の鍵酵素である「リボヌクレオチド還元酵素(RNR)」を欠損する大腸菌を構築する。さらに、「新規デオキシリボヌクレオシド合成経路の探索・機能検証」の成果を互いにフィードバックさせることで、生命分子起源における新たな仮説の提案を試みる。加えて、見いだされる新規デオキシリボヌクレオシド生合成経路を、デオキシリボヌクレオシドの新規製法デザインに展開する。
本年度では、すべてのRNR遺伝子（nrdAB, nrdEF, nrdDG）を破壊した大腸菌（3Δ株）の栄養要求性を検討したところ、デオキシリボヌクレオシドのうち、デオキシシチジンを要求し、さらに、数種のビタミン類を必要とすることが観察された。さらに、本3Δ株は種々のアミノ酸を必要とすることが判明した。
デオキシリボヌクレオシド合成経路（DERA経路およびアセトアルルデヒド供給系）の遺伝子を発現する3Δ株を用いて、デオキシリボヌクレオシド合成能について評価したところ、デオキシイノシンやデオキシウリジンの合成に成功した。しかし、デオキシシチジンは合成できなかったことから、デオキシシジチン供給系の導入など、引き続き、生育に必要な条件を検討していく。
新規デオキシリボヌクレオシド合成経路の探索においては、デオキシリボヌクレオシド要求性株を用いたバイオアッセイにより評価し、探索しているが、現在のところ、新規経路を有する菌株は見出せていない。
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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
すべてのRNR遺伝子（nrdAB, nrdEF, nrdDG）を破壊した大腸菌（3Δ株）の栄養要求性を検討し、デオキシリボヌクレオシドのうち、デオキシシチジンを要求し、さらに、数種のビタミン類を必要とすることを明らかにした。さらに、本3Δ株は種々のアミノ酸を必要とすることを明らかにした。
また、デオキシリボヌクレオシド合成経路（DERA経路およびアセトアルルデヒド供給系）の遺伝子を発現する3Δ株を用いて、デオキシリボヌクレオシド合成能について評価し、デオキシイノシンやデオキシウリジンの合成に成功した。
新規デオキシリボヌクレオシド合成経路の探索においては、現在のところ、新規なデオキシリボヌクレオシド合成経路を有する菌株は見出せていない。
3Δ株の栄養要求性を明らかにし、デオキシリボヌクレオシドの合成に成功していることから、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
構築したRNR破壊株は、デオキシシチジン要求性を示す。本菌株に導入したデオキシリボヌクレオシド合成経路（DERA経路）はデオキシシチジンを合成できなかったことから、デオキシリボシルトランスフェラーゼ遺伝子等による、デオキシシチジン供給系の共発現を試みる。また、引き続きRNR阻害剤共存下での微生物の取得を行い、新規デオキシリボヌクレオシド生産経路を有する微生物の取得を試みる。
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