初期生命が用いたタンパク質のみから構成される人工ゲノムの合成

• 研究課題/領域番号: 15K16083
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 網蔵 和晃 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (60735918)
• 研究協力者: 木賀 大介 早稲田大学, 先進理工学部・電気・情報生命工学科, 教授 (30376587)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 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: 合成生物学 / 無細胞翻訳系 / リボソーム / tRNA / リポソーム / 構成的アプローチ / 試験管内再構成 / タンパク質 / ゲノム / 無細胞

研究成果の概要

本研究は、人工ゲノム構築に不可欠である関連遺伝子の追究から、それらの基盤技術の発展に貢献する研究である。本研究では、無細胞翻訳系中で複数種類のタンパク質が協働することで所望の機能が発揮される系の開発を行なった。特に、リボソーム関連遺伝子に着目したが、それ以外の遺伝子を用いた系の開発も行った。リコンビナントタンパク質を用いたリボソームの試験管内再構成系は、生合成因子を用いることで、よりリボソームの再構成効率が高い系を構築できた。また、リボソームの生合成過程における各因子の機能について新たな知見が示された。

研究成果

• [雑誌論文] De Novo Synthesis of Basal Bacterial Cell Division Proteins FtsZ, FtsA, and ZipA Inside Giant Vesicles (2018)
  • 著者名/発表者名: Furusato Takumi、Horie Fumihiro、Matsubayashi Hideaki T.、Amikura Kazuaki、Kuruma Yutetsu、Ueda Takuya
  • 雑誌名: ACS Synthetic Biology 巻: 7 号: 4 ページ: 953-961
  • DOI: 10.1021/acssynbio.7b00350
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell-free translation system: Development in biochemistry and advance in synthetic biology (2017)
  • 著者名/発表者名: 金森 崇，杉本（永池） 崇，車 兪澈，網藏 和晃，上田 卓也
  • 雑誌名: Journal of Japanese Biochemical Society 巻: 89 ページ: 211-220
  • 査読あり
• [学会発表] 再生産可能な再構成型無細胞翻訳系 (2018)
  • 著者名/発表者名: 網藏和晃, 青山遼, 日比敬太, 下條優, 風穴彰洋, 福嶋瑞穂, 清水義宏, 上田卓也
  • 学会等名: 生命の起原および進化学会, 第 43 回学術講演会
• [学会発表] 全ての生命が普遍的に有する翻訳系の起源 (2017)
  • 著者名/発表者名: 網蔵和晃
  • 学会等名: 第5回宇宙における生命ワークショップ
  • 発表場所: 一橋講堂(東京、千代田区)
  • 年月日: 2017-03-06
  • 招待講演
• [学会発表] 試験管内転写された tRNAによるタンパク質合成系の構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 日比 敬太、杉浦 直樹、網藏 和晃、清水 義宏、横川 隆志、上田 卓也
  • 学会等名: 第12回無細胞生命科学研究会
• [学会発表] リボソームの試験管内再構成系から考える生命進化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 網藏 和晃
  • 学会等名: 日本進化学会弟19回大会
  • 招待講演
• [学会発表] リポソーム内での大腸菌細胞骨格因子群のde novo合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古里 匠、堀江 史博、松林 英明、○網藏 和晃、車 ゆうてつ、上田 卓也
  • 学会等名: 第14回21世紀大腸菌研究会
• [学会発表] 大腸菌50Sリボソームサブユニット初期前駆体の試験管内再構成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 青山 遼, 網藏 和晃, 上田 卓也
  • 学会等名: 第14回21世紀大腸菌研究会
• [学会発表] 試験管内転写tRNAによる遺伝暗号改変タンパク質合成系の構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 日比 敬太、網藏 和晃、清水 義宏、横川 隆志、上田 卓也
  • 学会等名: 第14回21世紀大腸菌研究会
• [学会発表] 細胞骨格因子群の人工膜小胞内合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古里 匠、堀江 史博、松林 英明、車 ゆうてつ、網藏 和晃、上田 卓也
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会 9.0
  • 発表場所: 早稲田大学（東京、新宿区）
  • 年月日: 2016-11-21
• [学会発表] 試験管内転写されたtRNAによるタンパク質合成系の構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 日比敬太, 網蔵和晃, 清水義宏, 上田卓也
  • 学会等名: 第11回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: ゆこたんの森（岩手、雫石町）
  • 年月日: 2016-10-06
• [学会発表] 試験管内再構成実験によるバクテリオリボソームの生合成過程の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 網藏和晃、青山遼、田丸大知、清水義宏、上田卓也
  • 学会等名: 第４回 Ribosome Meeting
  • 発表場所: 大阪医科大学（大阪、高槻市）
  • 年月日: 2016-09-17
• [学会発表] バクテリアリボソームの試験管内再構成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 網藏和晃
  • 学会等名: 日本進化学会弟18回大会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京、目黒区）
  • 年月日: 2016-08-25
  • 招待講演
• [学会発表] Single-molecule studies of ribosome assembly: Coupling transcription and assembly (2016)
  • 著者名/発表者名: Ueda, T., Aoyama, R., Amikura, K., Bercy, M., Bizebard, T., Bockelmann, U., Biebricher, A., Wuite, G.J.L., Peterman, E.J.G., Nikolay, R., Hilal, T., Bo, Q., and Nierhaus, K.H.
  • 学会等名: the 16th HFSP Awardees Meeting
  • 発表場所: Biopolice, Singapore
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] Single-molecule studies of ribosome assembly: Coupling transcription and assembly (2016)
  • 著者名/発表者名: Ueda, T., Aoyama, R., Amikura, K., Bercy, M., Bizebard, T., Bockelmann, U., Biebricher, A., Wuite, G.J.L., Peterman, E.J.G., Nikolay, R., Hilal, T., Bo, Q., and Nierhaus, K.H.
  • 学会等名: the 16th HFSP Awardees Meeting
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] In vitro reconstitution of 30S ribosomal subunit in the presence of ribosome biogenesis factors (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Amikura, Aoyama Ryo, Tamaru Daichi, Shimizu Yoshihiro, Ueda Takuya
  • 学会等名: EMBO conference ribosome structure and function 2016
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2016-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] Reconstitution of the early step assembly of E.coli 50S ribosomal subunit in vitro (2016)
  • 著者名/発表者名: Aoyama Ryo, Kazuaki Amikura, Ueda Takuya
  • 学会等名: EMBO conference ribosome structure and function 2016
  • 発表場所: Stransbourg, France
  • 年月日: 2016-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] In vitro reconstitution of 30S ribosomal subunit in the presence of ribosome biogenesis factors (2016)
  • 著者名/発表者名: Amikura Kazuaki, Aoyama Ryo, Tamaru Daichi, Shimizu Yoshihiro, Ueda Takuya
  • 学会等名: EMBO conference:Ribosome structure and function 2016
  • 発表場所: France
  • 年月日: 2016-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] Reconstitution of the early step assembly of E.coli 50S ribosomal subunit in vitro (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo aoyama, Kazuaki Amikura, Takuya Ueda
  • 学会等名: EMBO conference:Ribosome structure and function 2016
  • 発表場所: France
  • 年月日: 2016-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] リボソームの30Sサブユニットのin vitro再構成手法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 網藏和晃、青山遼、田丸大知、清水義宏、上田卓也
  • 学会等名: 第13回 21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: グリーンピア（熊本、南阿蘇）
  • 年月日: 2016-06-02
• [学会発表] 50S サブユニットのin vitro再構成に向けた実験ツールの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 青山遼, 網藏和晃, 上田卓也
  • 学会等名: 第13回 21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: グリーンピア（熊本、南阿蘇）
  • 年月日: 2016-06-02
• [学会発表] 全ての生命が有する翻訳系の起源 (2016)
  • 著者名/発表者名: 網蔵和晃
  • 学会等名: 第4回 宇宙における生命ワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] 大腸菌50Sサブユニットのアセンブリー初期過程の再現 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青山遼、網藏和晃、上田卓也
  • 学会等名: 第10回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] 単純化遺伝暗号：限られたアミノ酸セットで構成されるタンパク質配列空間を探索するための進化分子工学的ツール (2015)
  • 著者名/発表者名: 網藏和晃
  • 学会等名: 日本進化学会 第17回大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-08-20
  • 招待講演
• [図書] 無細胞タンパク質合成系による生命システムの再構成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 網蔵和晃, 上田卓也
  • 総ページ数: 215
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 理大 科学フォーラム (2015)
  • 著者名/発表者名: 網藏和晃 木賀大介
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 東京理科大学
• [備考] Kazuaki Amikura
  • URL: https://sites.google.com/site/amikura1986/