Artificial organelles with intrinsic metabolic pathways: establishing principles for their functional expression

• Project/Area Number: 23K26776
• Project/Area Number (Other): 23H02083 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37010:Bio-related chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 森井 孝 京都大学, エネルギー理工学研究所, 名誉教授 (90222348)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2025: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2024: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000); Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 人恋小器官 / 人工代謝経路 / 酵素 / 膜輸送体 / DNAナノ構造体 / 人工小器官

Outline of Research at the Start

代謝酵素群を膜で区画化した細胞内小器官は、代謝反応を効率よく進行させる魅力的な構造であるが、試験管での膜で区画化された小器官の構築法は確立されていない。本研究では、酵素を1分子ずつ制御して3次元空間に配置したDNAナノ構造体を細胞骨格のように用いて、膜で区画化された小器官を構築し、小器官内の代謝反応の効率と選択性を支配する因子を化学的に解明する。さらに、液相に近い環境で密接した酵素集積体を構築し、細胞内液滴が膜のない小器官として酵素を区画化するという仮説を検証する。これらの研究により人工小器官の創製・機能発現原理を確立し、区画化に依存した代謝反応を統合的に理解する新しい生命化学分野を開拓する。