Evolutionary Engineering of pathways and host cells using novel biosensors

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01721
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: Umeno Daisuke 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00400812)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 進化工学 / 合成生物学 / バイオセンサー / タンパク質 / フォールディング / 安定化

Outline of Final Research Achievements

We recently found that almost any enzyme can become biosensor component by moderately destabilized through random mutations. In this study, we have developed the technology to improve enzymes, biosynthetic pathways, and mocrobial hosts using biosensors. Also we have also succeeded in fusing multiple enzymes in the ways where fusion partners are mutual regulating to each other. Furthermore, we have demonstrated that temporary becoming ligand-induced folder allows protein biosensors to rapidly access to the novel sensor functions.

Free Research Field

バイオプロセス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は，「Ligand-induced folding」という現象が，ランダム変異の蓄積によって，酵素を含むあらゆるタンパク質に頻出する現象であることを改めて示すとともに，これが代謝工学や宿主工学，そして酵素工学のための有効なスクリーニングツールを提供できることを明確に示すことができた．また，自然界で起きているタンパク質の機能進化において，これまで見過ごされてきた要素を提示するとともに，より複雑なタンパク質の協働機能の設計学，Protein Computingやタンパク質機能への制御機構の埋め込み技術としての新しい可能性を示すことができた．