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シンセティック・バイオロジーによる人工RNP複合体及びシステム進化系の構築

Research Project

Project/Area Number 18681034
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Living organism molecular science
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

齊藤 博英  Kyoto University, 生命科学研究科, 助教 (20423014)

Project Period (FY) 2006 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥28,860,000 (Direct Cost: ¥22,200,000、Indirect Cost: ¥6,660,000)
Fiscal Year 2007: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
Fiscal Year 2006: ¥14,690,000 (Direct Cost: ¥11,300,000、Indirect Cost: ¥3,390,000)
KeywordsRNA / 進化分子工学 / 翻訳 / リボスイッチ / シンセティックバイオロジー / 遺伝子回路 / RNP / 遺伝子発現制御 / リボザイム / 試験管内進化
Research Abstract

近年、生体分子や遺伝子ネットワークを「人工的に創り出す」作業を通して生命システムを理解しようとする「シンセティック・バイオロジー」が注目を集めている。本研究では、生体内で多くの機能を担うRNA-蛋白質(RNP)複合体をシンセティック・バイオロジーの一つの素材と捉え、(1)機能性人工RNP創製のための基盤技術を開発し、(2)RNPを利用した人工遺伝子回路を構築することを目指した。さらにこの複合体を工学的に応用し、(3)RNA-蛋白質相互作用に基づいた新しい遺伝子発現制御システム(RNPスイッチ)を構築することを研究目的に定めた。本年度は、人工RNPをデザインする基盤技術の開発、及びそのRNPを利用した人工翻訳制御システムを試験管内、及びヒト細胞内で構築することに成功した。具体的には、以下の研究成果を達成した。(a)機能性人工RNP創製のための基盤技術として、天然に存在するRNA-蛋白質相互作用に関連したモチーフを取得した。HIVのRNA結合蛋白質RevとバクテリオファージλN、及びそれらと特異的に相互作用するRNAモチーフを基盤にして、人工RNPをデザインし、その構造と配向性のデザインをゲル電気泳動及びFRETにより確認し、目的の人工RNP構造をデザインする技術を確立した。(b)RNP相互作用を基盤とした人工遺伝子回路を作成するため、ヒト細胞内で機能する人工リボスイッチを作製した。モデルシステムとして、GFPの発現を様々なパターンで制御できるRNPスイッチを創出した。(c)さらに、このシステムをヒト細胞に導入することで、ガン細胞のアポトーシス誘導回路をON/OFFに制御するRNPスイッチを創出することに成功した。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2009 2008 2007 2006

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (5 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (5 results) (of which Overseas: 2 results)

  • [Journal Article] Synthetic biology with RNA motifs2009

    • Author(s)
      Hirohide Saito and Tan Inoue
    • Journal Title

      The International Journal of Biochemistry & Cell Biology 41

      Pages: 398-404

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  • [Journal Article] A designed RNA selection : establishment of a stable complex between a target and selectant RNA via two2009

    • Author(s)
      Tomoaki Shiohara, Hirohide Saito, and Tan Inoue
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research 37

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  • [Journal Article] Motif-programmed artificial protein induces apoptosis in several cancer cells by disrupting mitochondria2008

    • Author(s)
      Hirohide Saito, Tamiko Minamisawa, Takao Yamori, Kiyotaka Shiba
    • Journal Title

      Cancer Science 99

      Pages: 398-406

    • NAID

      10024002827

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  • [Journal Article] RNA and RNP as new molecular parts in synthetic biology2007

    • Author(s)
      Hirohide Saito and Tan Inoue
    • Journal Title

      Journal of Biotechnology 132

      Pages: 1-7

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  • [Journal Article] Motif programming : a microgene-based method for creating synthetic proteins containing multiple functional motifs2007

    • Author(s)
      Hirohide Saito, Tamiko Minamisawa, Kiyotaka Shiba
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research 35

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The role of peptide motifs in the evolution of a protein network2007

    • Author(s)
      Hirohide Saito, Shunichi Kashida, Tan Inoue, Kiyotaka
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research 35

      Pages: 6357-6366

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  • [Journal Article] Motif programming : A microgene-based method for creating synthetic proteins containing multiple functional motifs2007

    • Author(s)
      Hirohide Saito, Tamiko Minamisawa, Kiyotaka Shiba
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research 35・6

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  • [Journal Article] A synthetic approach for protein evolution and cell engineering2006

    • Author(s)
      Hirohide Saito, Tan Inoue, Kiyotaka Shiba
    • Journal Title

      IEEE Micro-NanoMechatronics and Human Science, 2006 International Symposium on 10・1109

      Pages: 320321-320321

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  • [Journal Article] 合成生物学の医療展開2006

    • Author(s)
      齊藤 博英, 芝 清隆
    • Journal Title

      Bionics 3・3

      Pages: 40-45

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  • [Journal Article] モチーフ・プログラミング〜複数種マイクロ遺伝子のコンビナトリアル重合から機能性人工タンパク質を創る〜2006

    • Author(s)
      齊藤 博英
    • Journal Title

      バイオテクノロジージャーナル 6・2

      Pages: 193-196

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  • [Presentation] RNP-based nanostructures and translational regulatory switches in vitro2008

    • Author(s)
      Hirohide Saito
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Laboratory meeting : Engineering Principles in Biological Systems
    • Place of Presentation
      コールドスプリングハーバーLab、アメリカ合衆国
    • Year and Date
      2008-12-12
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      大野 博久
    • Organizer
      BMB2008
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2008-12-09
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    • Author(s)
      Hirohide Saito
    • Organizer
      First International Frontiers in Synthetic Biology -2008- Meeting on Synthetic Biology : Engineering Genes, Genomes & Cells for Drug Discovery
    • Place of Presentation
      ハーバード大学、アメリカ合衆国、ボストン
    • Year and Date
      2008-12-02
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  • [Presentation] Synthetic Biology with RNA Motifs2008

    • Author(s)
      Hirohide Saito
    • Organizer
      The First Annual Meeting of the Japanese Society for Researchers on Cell Synthesis(細胞を創る研究会1.0)
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2008-10-17
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  • [Presentation] RNP相互作用モチーフを活用したシンセティック・バイオロジー2008

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      Hirohide Saito
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      第10回日本RNA学会年会
    • Place of Presentation
      札幌
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  • [Book] ゲノム中に潜むRNA機能構造モチーフ2009

    • Author(s)
      齊藤博英
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      細胞工学、秀潤社
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  • [Book] ナノブロックとしてのRNA分子、バイオナノプロセス2008

    • Author(s)
      齊藤博英、井上丹
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      シーエムシー出版
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 機能性RNA-蛋白質複合体の分子デザイン2008

    • Inventor(s)
      齊藤 博英、倉光祥平、菊田 雅之、井上 丹
    • Industrial Property Rights Holder
      JST
    • Filing Date
      2008-11-21
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] RNPモチーフを利用した、蛋白質応答型shRNA/RNAi制御システムの構築2008

    • Inventor(s)
      齊藤 博英、樫田俊一、林香簡、井上丹
    • Industrial Property Rights Holder
      JST
    • Filing Date
      2008-12-09
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] RNPナノ構造体の作成法2008

    • Inventor(s)
      齊藤 博英、大野博久、井上 丹
    • Industrial Property Rights Holder
      JST
    • Industrial Property Number
      2008-188241
    • Filing Date
      2008-07-22
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 低分子RNAによる細胞または人工細胞モデルでの翻訳制御システム2008

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      齊藤 博英、加藤祐章、吉川研一、山田彩子、山中透、井上丹
    • Industrial Property Rights Holder
      JST
    • Filing Date
      2008-11-21
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    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] RNP翻訳制御システムの作成法2008

    • Inventor(s)
      齊藤 博英、小林哲大、原知明、井上丹
    • Industrial Property Rights Holder
      JST
    • Filing Date
      2008-11-21
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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