完全人工合成された葉緑体ゲノムを有する遺伝子組換え植物の創出

• 研究課題/領域番号: 15K14912
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 中平 洋一 茨城大学, 農学部, 准教授 (40423868)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 葉緑体 / 合成生物学 / 人工ゲノム / 遺伝子発現制御 / 人工リボスイッチ / 人工ヌクレアーゼ / 葉緑体ゲノム / 葉緑体形質転換 / 遺伝子発現誘導系 / 人工制限酵素 / 形質転換技術 / 形質転換

研究成果の概要

葉緑体の機能を合成生物学的に改変することを目指し、本研究では、人工合成した葉緑体ゲノムを高等植物の葉緑体に導入し、野生型ゲノムと完全に置き換え、安定に維持するための要素技術の開発を進めた。具体的には、まず、目的遺伝子の厳密な発現誘導が可能な「人工リボスイッチ」を構築した。さらに、当該発現誘導系を用いて、野生型ゲノムのみを特異的に切断する「人工ヌクレアーゼ」をコントロールすることで、組換え型ゲノム（人工ゲノム）への置換（= ホモプラズミック化）の促進に資するかを検証した。

研究成果

• [雑誌論文] Comparative analysis of chloroplast psbD promoters in terrestrial plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimmura S., Nozoe, M., Kitora, S., Kin S., Matsutani, S., Ishizaki, Y., Nakahira, Y. and *Shiina, T
  • 雑誌名: Front. in Plant Sci 巻: 8 ページ: 1186-1186
  • DOI: 10.3389/fpls.2017.01186
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic engineering and metabolite profiling for overproduction of polyhydroxybutyrate in cyanobacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Hondo, Masatoshi Takahashi, Takashi Osanai, Mami Matsuda, Tomohisa Hasunuma, Akio Tazuke, Yoichi Nakahira, Shigeru Chonan, Morifumi Hasegawa, Munehiko Asayama
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 120 号: 5 ページ: 510-517
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2015.03.004
  • NAID: 110010017115
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Metabolic engineering for improved production of drop-in fuels in the cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942 (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Kaneko, Hirofumi Fukuda, Munehiko Asayama, and Yoichi Nakahira
  • 学会等名: 第58回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Utilization of a theophylline-dependent engineered riboswitch for enhanced alkane production in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Fukuda, Hiroki Kaneko, Munehiko Asayama, and Yoichi Nakahira
  • 学会等名: 第58回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 人工リボスイッチを活用した葉緑体遺伝子発現誘導系の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山根 里佳、小川 敦司、戸澤 譲、椎名 隆、中平 洋一
  • 学会等名: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] テオフィリン依存型人工リボスイッチを用いたシアノバクテリアにおけるアルカン増産の試み (2017)
  • 著者名/発表者名: 金子 太樹、福田 寛史、武波 洋志、朝山 宗彦、中平 洋一
  • 学会等名: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] 人工リボスイッチを活用した葉緑体遺伝子発現制御系の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山根 里佳、小川 敦司、戸澤 譲、椎名 隆、中平 洋一
  • 学会等名: 第35回 日本植物細胞分子生物学会（さいたま）大会
• [学会発表] シアノバクテリアにおけるドロップイン燃料生産性強化に向けた遺伝子改変技術の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金子太樹、山根里佳、櫻井大貴、福田寛史、朝山宗彦、中平洋一
  • 学会等名: 第39回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] シアノバクテリアのアルカンと脂肪生産に与える栄養源欠乏培地の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福田寛史、中平洋一、長谷川守文、宮口右二、朝山宗彦
  • 学会等名: 第39回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] 人工リボスイッチを基盤とした葉緑体遺伝子発現誘導系 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中平洋一、山根里佳、小川敦司、戸澤譲、椎名隆
  • 学会等名: 第39回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] 人工リボスイッチを用いたタバコ葉緑体遺伝子発現誘導系 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中平洋一、小川敦司、戸澤譲、椎名隆
  • 学会等名: 第34回 日本植物細胞分子生物学会大会
  • 発表場所: 上田
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] Utilization of the theophylline-dependent engineered riboswitches for strict control of plastid gene expression in tobacco. (2016)
  • 著者名/発表者名: 中平 洋一、小川敦司、戸澤譲、椎名隆
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学 上田キャンパス
  • 年月日: 2016-03-18