2021 Fiscal Year Annual Research Report
植物利用型有用タンパク質生産における環境制御：生理学と工学の両面からのアプローチ
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21H02313
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松田 怜 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (20547228)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富士原 和宏 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30211535)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 植物利用型有用タンパク質生産 / 環境制御 / 一過性遺伝子発現法 / ワクチン抗原 / ベンサミアナタバコ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物に、ワクチン抗原や抗体などの有用タンパク質の遺伝子を後天的に導入して、一過的に発現させる一過性遺伝子発現法は、有用タンパク質の迅速・大量生産法として注目されている。本研究では、有用タンパク質生産量を高めるための栽培環境制御を高度化することを目指して、植物の栽培環境が有用タンパク質生産量に及ぼす影響の生理的メカニズムの解明と、植物葉内の有用タンパク質含量のリアルタイムモニタリングに基づく動的環境制御の開発を行なう。
本年度は、（1）遺伝子導入後の植物に生じるストレスの実態解明のための基礎的検討と、（2）タンパク質含量リアルタイムモニタリングシステムの確立を行なった。（1）では、ストレスの実態解明のため、タンパク質分解酵素活性の測定方法を検討した。また、小胞体ストレスのマーカー遺伝子のmRNA量の経日変化について検討した。（2）では、リアルタイムモニタリングシステムのプロトタイプを作製した。青色LED光源、光学フィルタ、デジタルカメラ、PC等からなる、ベンサミアナタバコの個葉内の一部を対象として、緑色蛍光タンパク質（GFP）の葉内含量を非破壊で推定可能なシステムである。本システムで計測した葉面緑色蛍光強度と、実際に破壊測定したGFP含量との間で、決定係数（r2）0.80の検量線が得られた。さらに、遺伝子導入前の画像データを用いて補正することで、r2を0.86まで高めることができた。このことから、本システムを用いて、ウイルスベクターを用いて一過的に発現させた葉内GFP含量のリアルタイムモニタリングを、一定程度の精度で行うことが可能となった。
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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
研究計画調書および本年度の交付申請書に記載した研究実施計画に、おおむねしたがって進展しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
「（1）遺伝子導入後の植物に生じるストレスの実態および環境制御による緩和効果の機構解明」では、遺伝子導入後のさまざまな栽培条件における、有用タンパク質の生合成および分解に関わる諸要因に関する分析を進め、有用タンパク質含量の経日変化との関連を明らかにする。「（2）有用タンパク質含量リアルタイムモニタリングシステムの確立、および動的環境制御の効果の検証」では、葉内GFP含量の非破壊推定精度を高めるための撮像条件の検討を行うとともに、遺伝子導入後の環境制御がGFP含量変動に及ぼす影響を調べる。さらに、有用タンパク質含量のリアルタイムモニタリングに向けた検討を進める。
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