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チューリングパターンを形成する大腸菌の合成生物学的手法による作製

研究課題

研究課題/領域番号 09J09649
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生体生命情報学
研究機関東京工業大学

研究代表者

鮎川 翔太郎  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード合成生物学 / 人工遺伝子回路 / 生体分子システム / パターン形成 / 細胞間コミュニケーション
研究概要

本研究は、人工遺伝子回路によりチューリングパターンを形成する大腸菌を作ることで、細胞集団を時間的空間的に制御可能な生体分子システムの設計原理に関する知見を深めることを目的とする。この人工遺伝子回路の作製のために必要な遺伝子部品としては、アクチベーター分子とインヒビター分子の存在に応答して遺伝子転写調節を行う拡散シグナル分子応答回路と、二種類の転写制御タンパク質によって制御を受ける遺伝子AND回路プロモーターがある。これらの部品のうちインヒビター応答回路だけ唯一活性の確認ができていなかったが、これは二種類目のシグナル分子に応答した遺伝子発現の系が大腸菌内でうまく動かないことに起因していた。昨年度は二種類目のシグナル分子としてautoinducer-IIをもちいることを考え研究を進めてきたが、autoinducer-IIに応答した遺伝子の発現を確認することはできなかった。そこで本年度からはシグナル分子を3OC12HSLに変更することとし、これに応答する遺伝子発現系を含むプラスミドを新たに作製した。作製した遺伝子発現系を大腸菌に導入し、3OC12HSLで誘導したところ目的タンパク質の発現が確認できた。この結果は二種類目のシグナル分子に応答した遺伝子発現の系が確立できたことを示している。また上述のシグナル応答回路とは別にリガンドと特異的に結合して自己切断を起こすアプタザイムを用いて、flavin mononucleotideとの結合に応答して任意の配列をもったRNA鎖を出力するシグナル応答回路の作製にも成功した。これらの結果により、大腸菌にチューリングパターンを形成させるために必要な遺伝子部品である二種類の転写制御タンパク質によって制御を受ける遺伝子AND回路プロモーターと、二種類の拡散性シグナル分子応答回路が全て完成したといえる。

報告書

(3件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Aptazyme-based molecular device that converts a small-molecule input to an RNA output2011

    • 著者名/発表者名
      Ayukawa, S., Sakai, Y., Kiga, D.
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: (掲載確定)(未定) 号: 61 ページ: 7556-8

    • DOI

      10.1039/c2cc31886e

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunable synthetic phenotypic diversification on Waddington's landscape through autonomous signaling2011

    • 著者名/発表者名
      Sekine, R., Yamamura, M., Ayukawa, S., Ishimatsu, K., Akama, S., Takinoue, M., Hagiya, M., Kiga, D.
    • 雑誌名

      Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.

      巻: 108 号: 44 ページ: 17969-17973

    • DOI

      10.1073/pnas.1105901108

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] RTRACS : A Modularized RNA-Dependent RNA Transcription System with High Programmability2011

    • 著者名/発表者名
      Ayukawa S, Takinoue M, Kiga D
    • 雑誌名

      Acc Chem Res.

      巻: 44 号: 12 ページ: 1369-1379

    • DOI

      10.1021/ar200128b

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of a genetic AND gate under a new standard for assembly of genetic parts2010

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Ayukawa
    • 雑誌名

      BMC Genomics

      巻: 11(Supp14)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of an RNA aptamer-based molecular detection device for in vitro synthetic biology2011

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Ayukawa
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011-12-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Development of an RNA aptamer-based molecular detection device for in vitro synthetic biology2011

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Ayukawa
    • 学会等名
      SB 5.0, The Fifth International Meeting on Synthetic Biology
    • 発表場所
      Stanford, USA
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Construction of a genetic AND gate under a new standard for assembly of genetic parts2010

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Ayukawa
    • 学会等名
      InCoB2010 The 9th International Conference on Bioinformatics
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-09-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2024-03-26  

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