| 研究領域 | 生物を陵駕する無細胞分子システムのボトムアップ構築学 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05228
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
松浦 友亮 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (50362653)
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| 研究分担者 |
木賀 大介 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30376587)
三浦 夏子 大阪公立大学, 大学院農学研究科, 准教授 (80724559)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
226,200千円 (直接経費: 174,000千円、間接経費: 52,200千円)
2024年度: 39,260千円 (直接経費: 30,200千円、間接経費: 9,060千円)
2023年度: 40,300千円 (直接経費: 31,000千円、間接経費: 9,300千円)
2022年度: 40,170千円 (直接経費: 30,900千円、間接経費: 9,270千円)
2021年度: 67,600千円 (直接経費: 52,000千円、間接経費: 15,600千円)
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| キーワード | 進化分子工学 / 無細胞分子システム / 分子システム / ボトムアップ構築 / 無細胞タンパク質合成系 / 組み合わせ探索 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、自然界では不可能な進化を実験室で実現する無細胞分子システムをボトムアップに構築する。更に、これを用いて社会実装に資する分子・分子システムを創生する。具体的には、１）受容体膜タンパク質の実験室進化を可能とする分子システムを構築し、創薬研究に資する膜タンパク質変異体を導出する。２）人工コドン表を持つ無細胞タンパク質合成系を用いて実験室進化を可能とする分子システムを構築し、長寿命バイオセンサーを導出する。３）無細胞タンパク質合成系を用いた人工酵素集合体の酵素活性の実験室進化を可能とする分子システムを構築し、産業上重要な化合物の高効率生産系を導出する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、自然界では不可能な進化を実験室で実現する無細胞分子システムをボトムアップに構築する。更に、これを用いて社会実装に資する分子・分子システムを創生する事を目指す。具体的には、1)受容体膜タンパク質の実験室進化を可能とする分子システムを構築し、創薬研究に資する膜タンパク質変異体を導出する。2)人工コドン表を持つ無細胞タンパク質合成系を用いて実験室進化を可能とする分子システムを構築し、長寿命バイオセンサーを導出する。3)無細胞タンパク質合成系を用いた人工酵素集合体の酵素活性の実験室進化を可能とする分子システムを構築し、産業上重要な化合物の高効率生産系を導出する。
本研究は、上記に記した3つの目的を達成する。1の目的に対しては、エンドセリン受容体typeA (ETAR)及びアデノシン2a受容体の無細胞合成条件を検討した。2の目的に対しては、改変コドン表を持つ再構成型無細胞タンパク質合成系(PURE system)を調製した。具体的にはMet、CysをそれぞれSer、Alaに読み替えるPURE systemを作製した。3の目的に対しては、実験で用いるG-body形成タグ配列を選定した。G-body形成タグ配列とは、これを有するタンパク質が溶液中で集合体形成を駆動する20-40アミノ酸からなる配列である。また、B02班では、領域全体に配分できるPUREタンパク質を調製するための技術基盤を確立した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
域がスタートして、備品の調達が遅れたため、一部研究に遅れが生じたが、別の機器や方法を用いることでリカバーした。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度は、本研究領域で必要となる材料である無細胞タンパク質合成系を調製する体制を整えた。加えて、 班内の分担者と密に議論を重ね研究方針と連携体制を明確化した。 これらを踏まえて次年度は、実験室進化を実現する無細胞分子システムをボトムアップに構築することを目指す。松浦グループでは、膜タンパク質進化分子工学を可能とする分子システムを構築する。昨年度に、膜タンパク質の一つであるエンドセリンレセプターの進化を可能とする実 験系の構築を論文に報告した。今後は、進化型エンドセリンレセプターの創生と平行して新たにアデノシンレセプターを進化させる系を構築 する。木賀グループでは、既に酸化耐性を野生型よりも進化させたGFPを得ている。一方で、その蛍光強度が野生型よりも数倍低いことがわかっている。そこで、初期配列として酸化耐性GFPを用いて、GFPの蛍光強度を高める実験室進化を行う。三浦グループでは、既に見いだしているG-body配列を合成し、レポーター遺伝子を用いて最適な配列のペアを 見つけ出す。まずは、無細胞タンパク質合成系を用いたアッセイ系を構築する。
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