| Project/Area Number |
23K23955
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| Project/Area Number (Other) |
22H02692 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
三谷 恭雄 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ付 (10358103)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹倉 靖徳 筑波大学, 生命環境系, 教授 (10400649)
蟹江 秀星 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (10828304)
安野 理恵 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30392674)
木平 清人 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 有人宇宙技術部門, 研究開発員 (30573810)
古林 真衣子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (90849895)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | 生物発光 / ルシフェラーゼ / ウミホタル / 発光ゴカイ / ルシフェラーぜ / 発光生物 |
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| Outline of Research at the Start |
研究代表者らはこれまでにウミホタルやゴカイなどの発光種について網羅的な遺伝子解析を行なっており、発光酵素遺伝子やその類似配列を見出してきた。本研究では、これら遺伝子間で多面的な比較解析を行うことで、発光酵素の進化を通じた発光生物の多様性に迫れるものと考え、多様な種の発光酵素遺伝子取得とその機能を明らかにすることを目指している。これまでにウミホタルやゴカイなどの発光種についてRNA-Seq解析を実施しており、発光酵素遺伝子配列およびその類似配列を見出し、相互に比較することで発光機能獲得に至る分子進化の解明を目指している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らはこれまでにウミホタルやゴカイなどの発光種について網羅的な遺伝子解析を行なっており、発光酵素遺伝子やその類似配列を見出してきた。本研究では、これら遺伝子間で多面的な比較解析を行うことで、発光酵素の進化を通じた発光生物の多様性に迫れるものと考え、多様な種の発光酵素遺伝子取得とその機能を明らかにすることを目指している。これまでにウミホタルやゴカイなどの発光種についてRNA-Seq解析を実施しており、発光酵素遺伝子配列およびその類似配列を見出している。しかしながら、それら生物の発光酵素については活性部位や基質認識部位などは全く知られておらず、相同性からの活性残基の推察ができなかった。そこで、本研究では、まずはウミホタルについて、これまでに未解析の種も含め、5種以上の新たな種について採取からRNA-Seq解析までを実施し、発光酵素様配列を得た。並行して、ウミホタル発光酵素の結晶構造解析を進めた。ウミホタル発光酵素は分泌型タンパク質であり、SS結合が多いことから大腸菌発現系では機能を有したタンパク質が生産できなかったため各種培養細胞などを試し、最適な発現条件を見出した。さらに発現させた組換え発光酵素は水への溶解性が極めて高く、結晶化が困難であることが分かったが、結晶化条件を工夫することで安定的に良質な結晶が得られる条件を見出した。得られた結晶をもとに構造解析を進めており、低解像度ながらも予想活性部位を含む構造が明らかになりつつある。
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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
研究分担者との連携のもと、筑波大学下田臨海実験センターでのウミホタル採取を実施し、5種以上の未解析種を得ることができ、それらについてRNA-Seq解析を行った。得られた配列のうちミトコンドリア由来配列により系統関係の整理を行なった。さらに他の海域でも一部、調査を実施し、下田には見られない種が確認できた。また、ウミホタルルシフェラーゼの結晶構造解析を進め、発現条件や精製・結晶化条件の最適化に成功し、安定的に良質な結晶が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たに得られたウミホタル近縁種については、RNA-Seqデータを元に、系統関係の整理ができており、今後、発光酵素様遺伝子を中心に比較解析を実施する。また、結晶構造解析については基質との共結晶構造の解析も進め、基質認識部位や活性中心の予測を行う。さらに、宇宙空間での結晶化も試み、より解像度の高い構造解明を目指す。これらの結果をもとに、活性に関わると予想される部位への変異導入などにより機能との相関を明らかにすることを予定している。
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