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細胞のエネルギーフリー長期常温乾燥保存(細胞の乾物屋)を目指した基盤技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H02378
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物資源保全学
研究機関東京工業大学

研究代表者

櫻井 実  東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 教授 (50162342)

研究協力者 黄川田 隆洋  
白樫 了  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
41,210千円 (直接経費: 31,700千円、間接経費: 9,510千円)
2018年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2017年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2016年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2015年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
キーワード乾燥休眠 / トレハロース / LEAタンパク質 / 水 / 分子シミュレーション / ゲノム編集 / 乾燥耐性 / トレハロース脂質 / 熱変性 / シャペロン / 常温乾燥保存 / ネムリユスリカ / 蛍光タンパク質 / 細胞の乾燥保存 / 乾燥保存 / コンピュータシミュレーション
研究成果の概要

ネムリユスリカ等の耐乾燥生物が発現する天然の乾燥保護物質であるLEAタンパク質やトレハロースの機能発現メカニズムをin vitroの実験と計算機シミュレーションにより調べた。その結果、これらの保護剤は、分子シールディングメカニズムによりタンパク質や細胞膜の乾燥破壊を未然に防ぐとともに、一度破壊された構造の修復を助ける分子シャペロンとしても働くことが判明した
ネムリユスリカの乾燥耐性メカニズムを解明するため、gain-of-function実験系の構築と loss-of-function実験系の構築(CRISPR/Cas9システムの構築)に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞、タンパク質、遺伝子などの生物資源は、通常、低温あるいは凍結条件下で保存されている。これには莫大なエネルギーコスト、停電リスクが伴う。近年、特に3.11震災以来、これらの生物資源を扱う研究者や医療・医薬関係者は、この非常事態への対策に迫られている。本研究の成果によれば、LEAペプチドやトレハロースを用いることにより、タンパク質(タンパク質製剤含む)やリポソームを利用したドラックデリバリーシステムの常温乾燥保存が可能となると期待される。
ネムリユスリカ細胞のゲノム編集が可能になったことにより、乾燥耐性メカニズムの基礎研究が今後より発展すると期待される。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] A LEA model peptide protects the function of a red fluorescent protein in the dry state2019

    • 著者名/発表者名
      T. Furuki, T. Niwa, H. Taguchi, R. Hatanaka, T. Kikawada, M. Sakurai
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Reports

      巻: 17 ページ: 27-31

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2018.11.006

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Physiological Functions of a Model Peptide of G3LEA in Living Cells2018

    • 著者名/発表者名
      S. Tokumoto, M. Banno, Y. Miyata, M. Sakurai, T. Kikawada
    • 雑誌名

      Cryobio. Cryotechnol.

      巻: 64 ページ: 67-73

    • NAID

      130007601563

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 欠陥を有する固定化脂質二重膜へのトレハロース添加に伴う修復効果2017

    • 著者名/発表者名
      45.加藤早紀,櫻井実, 森俊明
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 63 ページ: 57-60

    • NAID

      130006884829

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] レプリカ交換分子動力学を用いたLEAペプチドの乾燥誘導構造変化2017

    • 著者名/発表者名
      西本達志, 古田忠臣, 櫻井実
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 63 ページ: 119-123

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] グループ3LEAタンパク質を模倣した機能ペプチドによるタンパク質の熱変性抑制2017

    • 著者名/発表者名
      古木隆生,櫻井実
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 63 ページ: 139-142

    • NAID

      130006706896

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Dry Preservation of Giant Vesicles Using a Group 3 LEA Protein Model Peptide and Its Molecular Mechanism2016

    • 著者名/発表者名
      T. Furuki, T. Watanabe, T. Furuta, K. Takano, R. Shirakashi, and M. Sakurai
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 89 号: 12 ページ: 1493-1499

    • DOI

      10.1246/bcsj.20160261

    • NAID

      130005316167

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Protective Effect of Group3 LEA Model Peptides on Enzymes during Desiccation2016

    • 著者名/発表者名
      T. Furuki, M. Sakurai
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 62 ページ: 47-51

    • NAID

      130005171842

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Group3LEAペプチドのもつタンパク質乾燥保護機能の分子メカニズムに関する計算化学的研究2016

    • 著者名/発表者名
      臼井慎,古田忠臣, 櫻井実
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 62 ページ: 127-131

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ネムリユスリカ由来グループ3LEAタンパク質PvLEA4の非繰返し配列部位の物理化学的性質2016

    • 著者名/発表者名
      山口凌平,古木隆生, 古田忠臣, 櫻井実
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 62 ページ: 133-137

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Group 3 LEA protein model peptides protect enzymes against desiccation stress2016

    • 著者名/発表者名
      T. Furuki, M. Sakurai
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Act

      巻: 1864 号: 9 ページ: 1237-1243

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2016.04.012

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] G3LEAペプチドの生体膜への結合過程における自由エネルギー及び構造変化の解析2015

    • 著者名/発表者名
      阪野美紗, 渡邉宙志, 古田忠臣, 櫻井実
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 61 ページ: 105-109

    • NAID

      110010001005

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 細胞内タンパク質凝集アッセイ系を用いたG3LEAペプチドのタンパク質凝集抑制機能に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      山口鉄郎, 畑中理恵, 黄川田隆洋, 櫻井実
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 61 ページ: 111-115

    • NAID

      110010001006

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ネムリユスリカ由来Group 3 LEAタンパク質の非繰返し配列モデルペプチドの物理化学的性質2018

    • 著者名/発表者名
      山口 凌平, 古木 隆生, 櫻井 実
    • 学会等名
      第63回低温生物工学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CRISPR/Cas9システムを用いたネムリユスリカ培養細胞のゲノム編集とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      宮田 佑吾, 徳本 翔子, 櫻井 実, 黄川田 隆洋
    • 学会等名
      第63回低温生物工学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ネムリユスリカにおける新規プロモーターの同定とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      宮田 佑吾, 徳本 翔子, 櫻井 実, 黄川田 隆洋
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] レプリカ交換分子動力学法を用いたLEAペプチドの乾燥誘導構造変化の解析2017

    • 著者名/発表者名
      西本 達志, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第62回低温生物工学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] LEAペプチドのネムリユスリカ培養細胞Pv11に対する生理学的機能2017

    • 著者名/発表者名
      阪野 美紗, 櫻井 実, 黄川田 隆洋
    • 学会等名
      第62回低温生物工学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] グループ3LEAタンパク質を模倣した機能ペプチドによるタンパクの変性抑制2017

    • 著者名/発表者名
      古木 隆生, 櫻井 実
    • 学会等名
      第62回低温生物工学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 乾燥過程におけるG3LEA モデルペプチドの生体膜保護に関する計算化学的研究2017

    • 著者名/発表者名
      高橋 佑太, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CRISPR/Cas9 システムを用いたネムリユスリカ培養細胞のゲノム編集2017

    • 著者名/発表者名
      宮田 佑吾,徳本 翔子,櫻井 実,黄川田 隆洋
    • 学会等名
      日本ゲノム編集学会 第2回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Protective effect of LEA peptides and trehalose on the thermal denaturation of lysozyme2017

    • 著者名/発表者名
      古木 隆生, 櫻井 実
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Molecular dynamics study of the protective function of G3LEA model peptide on dried POPC bilayer2017

    • 著者名/発表者名
      高橋 佑太, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Molecular dynamics analysis of physical properties of mixed liposomes containing trehalose surfactant with selective anticancer effect2017

    • 著者名/発表者名
      加々宮 崇, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CRISPR/Cas9システムを用いたネムリユスリカ培養細胞のゲノム編集とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      宮田 佑吾, 徳本 翔, 櫻井 実, 黄川田 隆洋
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] トレハロースやLEAタンパク質により誘導されるアンヒドロビオシス状態の物理化学2016

    • 著者名/発表者名
      櫻井実
    • 学会等名
      Cryopreservation Conference 2016
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ネムリユスリカ由来グループ3LEAタンパク質PvLEA4の非繰返し配列部位の物理化学的性質2016

    • 著者名/発表者名
      山口 凌平, 古木 隆生, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第61回低温生物工学会年会
    • 発表場所
      東京電機大
    • 年月日
      2016-06-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 欠陥を有する固定化脂質二分子膜へのトレハロース添加に伴う修復効果2016

    • 著者名/発表者名
      加藤 早紀, 櫻井 実, 森 俊明
    • 学会等名
      第61回低温生物工学会年会
    • 発表場所
      東京電機大
    • 年月日
      2016-06-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Group3LEAペプチドのもつタンパク質乾燥保護機能の分子メカニズムに関する計算化学的研究2016

    • 著者名/発表者名
      臼井 慎, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第61回低温生物工学会年会
    • 発表場所
      東京電機大
    • 年月日
      2016-06-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] トレハロースやLEAタンパク質により誘導される生体の乾燥耐性メカニズムに関する実験的・理論的研究2016

    • 著者名/発表者名
      櫻井実
    • 学会等名
      第61回低温生物工学会年会
    • 発表場所
      東京電機大
    • 年月日
      2016-06-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ネムリユスリカ由来グループ3LEAタンパク質PvLEA4の非繰返し配列部位の物理化学的性質2016

    • 著者名/発表者名
      山口 凌平, 古木 隆生, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Protective effects on enzymes during desiccation by model peptides of group-3 LEA proteins2015

    • 著者名/発表者名
      T. Furuki, M. Sakurai
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Antifusion effects on liposomes during desiccation by model peptides of group-3 LEA proteins2015

    • 著者名/発表者名
      T. Furuki, M. Sakurai
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Anti-aggregation effects on proteins during desiccation by model peptides of group-3 LEA proteins2015

    • 著者名/発表者名
      T. Furuki, T. Shimizu, K. Yamakawa, R. Hatanaka, T. Takahashi, T. Kikawada, T. Okuda, H. Mihara, M. Sakurai
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] トレハロースの水和特性2015

    • 著者名/発表者名
      櫻井実
    • 学会等名
      第19回トレハロースシンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-11-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] MD シミュレーションを用いたG3LEA モデルペプチドとタンパク質の相互作用の解析2015

    • 著者名/発表者名
      M. Usui, T. Furuki, T. Furuta, M. Sakurai
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Protective effect of model peptides for group-3 LEA proteins on enzymes during desiccation2015

    • 著者名/発表者名
      T. Furuki, M. Sakurai
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] G3LEA モデルペプチドの生体膜結合自由エネルギー及び構造変化解析2015

    • 著者名/発表者名
      阪野 美紗, 渡邉 宙志, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内アミロイド凝集アッセイ系を用いたG3LEAペプチドのタンパク質凝集抑制機能に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      山口 鉄郎, 畑中 理恵, 黄川田 隆洋, 櫻井 実
    • 学会等名
      第60回低温生物工学会年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-05-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] グループ3LEAタンパク質のモデルペプチドによる酵素の乾燥保護効果2015

    • 著者名/発表者名
      古木 隆生, 櫻井 実
    • 学会等名
      第60回低温生物工学会年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-05-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] G3LEAペプチドの生体膜への結合過程における自由エネルギー及び構造変化の解析2015

    • 著者名/発表者名
      阪野 美紗, 渡邉 宙士, 古田 忠臣, 櫻井 実
    • 学会等名
      第60回低温生物工学会年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-05-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Physicochemical Aspects of the Biological Functions of Trehalose and Group 3 LEA Proteins as Desiccation Protectants2018

    • 著者名/発表者名
      T. Furuki, M. Sakurai
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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