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リガンド依存的な濃度変化を利用したタンパク質の機能制御

Research Project

Project/Area Number 17J08108
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

木村 友紀  千葉大学, 融合理工学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsバイオセンサ / 融合タンパク質 / 化学シャペロン / 転写因子 / 生合成酵素 / 融合 / センサ
Outline of Annual Research Achievements

有価物質を効率よく生産する改良型微生物を探索するために,転写因子およびその制御遺伝子から構成される遺伝子スイッチを用いて,有価物質そのものや前駆体となる化合物の細胞内濃度を定量する試みが行われてきた。しかしながら,必ずしも標的分子を認識して機能する転写因子が天然に存在するとは限らず,また性能不充分であることもあるため,転写因子をそのままバイオセンサとして適用するには限界があった。そこで申請者は,タンパク質は何かしらの化合物と結合すると構造安定性が向上するという普遍的事実に着目して,結合安定化に伴う転写因子の実効濃度変化を利用したセンサ開発を進めてきた。
採用第2年度では,初年度の研究で単離された亢進型転写因子LuxR変異体をベースに,さらに改変を加えてから酵素を融合することによって,標的代謝物を検出するセンサを開発できることを示した。採用第3年度では,さらにさまざまな酵素を融合し,その適用範囲を調査した。その結果,単に融合しただけで代謝物センサとして振舞うものもあったが,センサ挙動が認められないケースもあった。後者のような場合でも,進化工学を施すことによって,わずか数アミノ酸置換でセンサ性能は飛躍的に向上し,さらに変異を導入することによってセンサ特性を変えられることが分かった。
最後に,改良したセンサを用いて,力価の異なる生合成酵素の活性を調べたところ,センサの出力強度と他の手法でのスコアに相関が見られた。このように,作製したセンサを使用することによって,従来の生合成工学を簡便化かつハイスループット化できることも示された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Directed evolution of the stringency of the LuxR Vibrio fischeri quorum sensor without OFF-state selection2020

    • Author(s)
      Yuki Kimura, Shigeko Kawai-Noma, Kyoichi Saito, and Daisuke Umeno
    • Journal Title

      ACS Synthetic Biology

      Volume: 9 Issue: 3 Pages: 567-575

    • DOI

      10.1021/acssynbio.9b00444

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Fusing enzymes to transcription activator LuxR for the rapid creation of metabolite sensors2019

    • Author(s)
      Yuki Kimura, Shigeko Kawai-Noma, and Daisuke Umeno
    • Organizer
      Enzyme Engineering XXV
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In-frame fusion of multiple transcription factors to create single-layered logic functions2018

    • Author(s)
      Yuki Kimura, Kyohei Ouchi, Shigeko Kawai-Noma, Kyoichi Saito, and Daisuke Umeno
    • Organizer
      2018 Synthetic Biology: Engineering, Evolution & Design (SEED)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 代謝物センサ及び酵素活性のスクリーニング方法2020

    • Inventor(s)
      梅野太輔,木村友紀,野々下芽以
    • Industrial Property Rights Holder
      梅野太輔,木村友紀,野々下芽以
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-034548
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 多入力・多出力型遺伝子スイッチ及びその製造方法2018

    • Inventor(s)
      梅野太輔,木村友紀,大内恭平,河合繁子
    • Industrial Property Rights Holder
      梅野太輔,木村友紀,大内恭平,河合繁子
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-057314
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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