液滴を利用した微生物培養を介さない酵素遺伝子取得法の確立とその実践

• 研究課題/領域番号: 15K18668
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 飯塚 怜 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (90541954)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 液滴 / 微生物 / 酵素 / マイクロ流体デバイス

研究成果の概要

環境中の99%以上の微生物は，現在の技術では培養が困難な微生物（難培養性微生物）とされている．難培養性微生物が産生する酵素は，新たな酵素資源として大きな可能性を秘めている．そこで研究代表者は，環境中に豊富に存在する酵素資源への効率的にアクセスする方法として「液滴を利用した微生物培養を介さない酵素遺伝子取得法」を考案した．本研究を通じて，「液滴を利用した微生物培養を介さない酵素遺伝子取得法」を確立し，その実用性・有用性を実証することに成功した．今後，本法の実践・応用により，産業上有用な酵素をコードする遺伝子が多数取得され，それが新たな酵素産業の創出に結実すると考えられる．

研究成果

• [雑誌論文] Chaperonin GroEL uses asymmetric and symmetric reaction cycles in response to the concentration of non-native substrate proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Iizuka, Takashi Funatsu
  • 雑誌名: Biophysics and Physicobiology 巻: 13 号: 0 ページ: 63-69
  • DOI: 10.2142/biophysico.13.0_63
  • NAID: 130005148429
  • ISSN: 2189-4779
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Culture-independent method for identification of microbial enzyme-encoding genes by activity-based single-cell sequencing using a water-in-oil microdroplet platform (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Nakamura, Ryo Iizuka, Shinro Nishi, Takao Yoshida, Yuji Hatada, Yoshihiro Takaki, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji and Takashi Funatsu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 22259-22259
  • DOI: 10.1038/srep22259
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 液滴を利用したバイオマス分解酵素産生微生物の探索法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鴫原 永之, 飯塚 怜, 川久保 渉, 尹 棟鉉, 関口 哲志, 庄子 習一, 船津 高志
  • 学会等名: 第6回日本生物物理学会関東支部会
  • 発表場所: 早稲田大学 先端生命医科学センター（東京都新宿区）
  • 年月日: 2017-03-13
• [学会発表] In vitro selection system to generate peptide agonists for G protein-coupled receptors using a water-in-oil microdroplet platform (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryo Iizuka, Takashi Sakurai, Yasuyuki Nakamura, Jun Ishii, Akihiko Kondo, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
  • 学会等名: 11th Annual Symposium on Nanobiotechnology 2017
  • 発表場所: 川崎市産業振興会館（神奈川県川崎市）
  • 年月日: 2017-02-27
  • 国際学会
• [学会発表] In vitro compartmentalization法を利用したGタンパク質共役型受容体作動性ペプチドリガンドの創出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 怜，櫻井 貴志，中村 泰之，石井 純, 近藤 昭彦，井口 彩香，尹 棟鉉，関口 哲志，庄子 習一，船津 高志
  • 学会等名: 第八回光塾
  • 発表場所: 東京工業大学 すずかけ台キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-12-17
• [学会発表] Culture-independent identification of genes encoding agarase from environmental bacteria using agarose gel microdroplets (2016)
  • 著者名/発表者名: Eiji Shigihara, Ryo Iizuka, Takashi Sakurai, Yuji Hatada, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] A single integrated gene nano-chip functioning in an artificial cell (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeya Masubuchi, Masayuki Endo, Ryo Iizuka, Ayaka Iguchi, Yoon Doung Hyun, Tetsushi Sekiguchi, Hao Qi, Ryosuke Iinuma, Yuya Miyazono, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takuya Ueda, Hisashi Tadakuma
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] In vitro selection of novel peptide agonists for human somatostatin receptor subtype-2 using water-in-oil microdroplets (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Sakurai, Ryo Iizuka, Yasuyuki Nakamura, Jun Ishii, Akihiko Kondo, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] Construction and functional analysis of DNA origami base DNA-RNA hybrid nanomachine (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeya Masubuchi, Hisashi Tadakuma, Masayuki Endo, Ryo Iizuka, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takashi Funatsu, Takuya Ueda
  • 学会等名: 情報計算化学生物学会（CBI学会）2016年大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2016-10-25
• [学会発表] IN VITRO SELECTION OF NOVEL PEPTIDE AGONISTS FOR HUMAN SOMATOSTATIN RECEPTOR SUBTYPE-2 USING A WATER-IN-OIL MICRODROPLET PLATFORM (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sakurai, R. Iizuka, Y. Nakamura, J. Ishii, A. Kondo, A. Iguchi, D. H. Yoon, T. Sekiguchi, S. Shoji, T. Funatsu
  • 学会等名: The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2016)
  • 発表場所: Convention Center Dublin (Dublin, Ireland)
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] 油中水滴を利用した標的微生物のシングルセルゲノミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 怜
  • 学会等名: 生物資源ゲノム解析拠点シンポジウム・研究発表会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2016-09-03
• [学会発表] マイクロ・ナノ空間を利用した糖質加水分解酵素の探索・機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 怜
  • 学会等名: 第35回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 高知市文化プラザ かるぽーと（高知県高知市）
  • 年月日: 2016-09-01
  • 招待講演
• [学会発表] マイクロ液滴を利用した標的微生物のシングルセルゲノミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 怜
  • 学会等名: 次世代シーケンス解析テクニカルセミナー（第6回 一細胞解析と次世代シーケンス）
  • 発表場所: 株式会社リバネス 知識創業研究センター（東京都新宿区）
  • 年月日: 2016-07-28
  • 招待講演
• [学会発表] 液滴を利用した標的微生物のシングルセルゲノミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 怜
  • 学会等名: 生命機能研究グループセミナー
  • 発表場所: 海洋研究開発機構 横須賀本部（神奈川県横須賀市）
  • 年月日: 2016-06-14
  • 招待講演
• [学会発表] In vitro compartmentalization法を利用したGPCR作動性ペプチドリガンド創出法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 怜, 櫻井 貴志, 中村 泰之, 石井 純, 近藤 昭彦, 井口 彩香, 尹 棟鉉, 関口 哲志, 庄子 習一, 船津 高志
  • 学会等名: 第13回GPCR研究会
  • 発表場所: 日本科学未来館 みらいCANホール（東京都江東区）
  • 年月日: 2016-05-13
• [学会発表] Directed evolution system to generate peptide agonists for G protein-coupled receptors using water-in-oil droplets (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Iizuka, Takashi Sakurai, Yasuyuki Nakamura, Jun Ishii, Akihiko Kondo, Rui Sekine, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
  • 学会等名: The 8th Takeda Science Foundation Symposium on PharmaSciences Biomolecule-Based Medicinal Science: Featuring Mid-Size Drugs, Center for Learning and Innovation
  • 発表場所: 武田薬品研修所（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-01-21
• [学会発表] CULTURE-INDEPENDENT METHOD FOR SCREENING AND IDENTIFYING MICROBIAL ENZYME-ENCODING GENES USING MICRODROPLET-BASED SINGLE CELL GENOMICS (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura, R. Iizuka, T. Yoshida, Y. Hatada, Y. Takaki, S. Nishi, A. Iguchi, D. H. Yoon, T. Sekiguchi, S. Shoji, T. Funatsu
  • 学会等名: The 19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2015)
  • 発表場所: Hwabaek International Convention Center (Gyeongju, Korea)
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] 液滴を利用した機能分子創出およびオミックス研究に資する基盤技術開発とその実践 (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 怜
  • 学会等名: 第59回脳科学セミナー
  • 発表場所: 埼玉大学工学部（埼玉県さいたま市）
  • 年月日: 2015-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] Directed evolution system to generate peptide agonists for G protein-coupled receptors using water-in-oil droplets (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Sakurai, Ryo Iizuka, Yasuyuki Nakamura, Jun Ishii, Rui Sekine, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Akihiko Kondo, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス 自然科学本館（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] An attempt to improve the method for directed evolution by in vitro compartmentalization (2015)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Tahara, Ryo Iizuka, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス 自然科学本館（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Culture-independent method for identifying microbial enzyme-encoding genes based on activity-driven single cell genomics (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Nakamura, Ryo Iizuka, Takao Yoshida, Yuji Hatada, Yoshihiro Takaki, Shinro Nishi, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス 自然科学本館（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Rational design of orthogonal gene transcription nano device on DNA origami (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeya Masubuchi, Hisashi Tadakuma, Ryo Iizuka, Masayuki Endo, Takashi Funatsu, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takuya Ueda
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス 自然科学本館（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] 環境中の微生物を培養することなく「見える化」し，酵素遺伝子を取得する方法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 怜
  • 学会等名: 第6回「光塾」
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス（広島県広島市）
  • 年月日: 2015-09-05
• [学会発表] シングルセルゲノミクスを利用した微生物酵素遺伝子探索法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 怜，中村 和貴，吉田 尊雄，秦田 勇二，高木 善弘，西 真郎，井口 彩香，尹 棟鉉，関口 哲志，庄子 習一，船津 高志
  • 学会等名: NGS現場の会 第四回研究会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-07-01
• [備考] 東京大学大学院薬学系研究科生体分析化学教室ホームページ
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~funatsu/
• [備考] 東京大学薬学系研究科生体分析化学教室ホームページ
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~funatsu/