2019 Fiscal Year Annual Research Report
酵素１分子の活性揺らぎと進化能の関係
Publicly Offered Research
| Project Area | Evolutionary theory for constrained and directional diversities |
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| Project/Area Number |
18H04817
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
上野 博史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (10546592)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | １分子計測 / 揺らぎ / 進化分子工学 / 酵素 / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでにマイクロチャンバーデバイスを用いた酵素の定量進化実験系の確立に成功し、Alkaline phosphatase (ALP)をモデル酵素に用いて、野生型よりも活性の上昇した変異体を複数個取得できている。さらに活性の上昇した変異体の1分子活性分布を計測したところ、これらの活性揺らぎの大きさは野生型の活性揺らぎよりも必ずしも小さくなるわけではなく、分子種によって様々な値を持つことが分かった。一方、活性によらずランダムにピックアップした変異体の1分子活性分布の計測を行ったところ、平均活性が低い変異体ほど活性揺らぎが大きくなる傾向が得られている。この結果は、平均活性が低いALPを起点として進化実験を行った場合、進化した高活性の変異体は活性揺らぎが小さくなる傾向を持つことを示唆しており、酵素の分子進化と酵素1分子の活性揺らぎとの関係が明らかになりつつある。しかしながら、これまでモデル酵素に用いてきたALPはホモ2量体で機能するため、合成されたALP分子にはホモ2量体の片方が活性を持たないポピュレーションが存在することがこれまでの研究から明らかになっている。このような活性のHeterogeneityが存在すると、酵素の活性分布の揺らぎを単純に評価することが難しくなる。そこで今後はモデル酵素活性のHeterogeneityによる問題を根本的に解決するため、および活性揺らぎと進化能との関係の一般性を検証するため、ALP以外にも単量体で機能する進化モデル酵素の探索を行い、ALPの進化実験を進めると共にこの酵素で進化実験を行い、両者の共通点・相違点から酵素1分子の活性揺らぎと進化との関係の理解を目指す。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
