2023 Fiscal Year Annual Research Report
転写・内在tRNAハイブリッド無細胞翻訳系を用いたアミノ酸入れ替え遺伝暗号の構築
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21K05270
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
藤野 公茂 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00772378)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | バイオハザード / 遺伝暗号 / 無細胞翻訳系 / tRNA / プロテオミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、大腸菌の内在tRNAと試験管内転写により調製したtRNAのハイブリッドにより、Ser/Leu交換遺伝暗号に基づいた無細胞翻訳系の構築を行うものである。申請者らによって2020年に提案されたSer/Leu交換遺伝暗号は、漏洩時のバイオハザードリスクを低減した遺伝子設計を可能にするが、系の構築の手間が非常に大きく、一方タンパク質合成量は低いことから、実用性に問題があった。ハイブリッドtRNAの使用により、Ser/Leu交換遺伝暗号の構築が非常に簡便になり、さらにタンパク質合成量が改善することを期待した。
本研究計画は、(1) 内在・転写ハイブリッドtRNAの調製、(2) 内在・転写ハイブリッドtRNAを用いた無細胞翻訳系の構築、(3) 35コドンを使用可能な最小のSer/Leu交換遺伝暗号の構築、(4) Ser/Leu交換遺伝暗号で使用可能なコドンの拡張、の4段階から成っている。初年度である2021年度に、想定以上に研究が進行して(1), (2), (3)までを達成し、2022年度以降、(4)に取り組んだ。当初の計画では、使用可能なセンスコドンを最大61個まで拡張することを目指していた。しかし、コドン数を最大化するためには、試験管内での調製が必須のキメラtRNAが多く必要となり、ハイブリッドtRNAを用いる利点である調製の簡便さが失われてしまう。そこで、調製コストを抑えたまま拡張可能な、53コドンを利用するSer/Leu交換遺伝暗号を目指すよう計画変更し、2023年度にこれを達成した。
以上の結果を得て、本研究の目的を達成したと判断した。この成果は、Nature Communications誌に既に受理されており、今後掲載される予定である。また、全期間における本研究の副次的な成果として、本研究で使用した無細胞翻訳系を用いた論文3報を発表した。
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