2023 Fiscal Year Annual Research Report
合成分子と生体分子によって超越する遺伝子発現光制御システムの構築
Publicly Offered Research
| Project Area | Bottom-up creation of cell-free molecular systems: surpassing nature |
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22H05425
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
蓑島 維文 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20600844)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Keywords | 光スイッチングリガンド / 転写制御 / フォトクロミック分子 / 合成生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞内における遺伝子発現は転写調節因子によって発現量が巧妙に調節されており、細胞機能を維持するための基盤となるシステムといえる。そのため、外部刺激を利用した転写量の自在な制御法を再構築できれば、無細胞も含めたさまざまな遺伝子発現系を任意に動かすことが可能となる。光は範囲、時間、量を選択して照射することができるため、時空間的な操作が可能な外部刺激源として生命活動の制御に利用されている。そこで、本研究では、光応答性のリガンドを利用した遺伝子発現の光制御システムの開発を行うことを目的とした。
近年超解像イメージング等へ応用されているphotoactivatableな蛍光色素に着目し、細菌由来の薬剤排出に関わる転写因子の機能と組み合わせることで光応答性の遺伝子発現制御システムの構築に取り組んだ。この転写因子は通常は対応するDNA配列に結合することで薬剤排出に関連する遺伝子を制御するリプレッサーとしてはたらいている。ここにリガンドが結合すると、DNAから解離し、下流の遺伝子発現が活性化される。芳香環を有するカチオン性の化合物がリガンドとしてはたらくことが知られており、光照射によってカチオン性を示す色素をリガンドとして利用できるのではないかと考えた。
上記のデザインに基づき、光応答性リガンドとなるphotoactivatableな色素を合成した。光照射を行ったところ速やかに変換が起こり、発色団の形成に伴い蛍光の大幅な増大が確認された。光照射前後における転写因子タンパク質との結合を評価したところ、光照射後の化合物は強く結合することが確認された、続いて無細胞転写系による遺伝子発現量を評価したところ、光照射後ではmRNA量の増加が見られ、本遺伝子発現制御システムの光駆動化に成功した。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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