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人工細胞を指向したバイオシステムの無細胞合成系の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H02089
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 ナノバイオサイエンス
研究機関東京大学

研究代表者

上田 卓也  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (80184927)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)
2018年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2017年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2016年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
キーワードリポソーム / PURE system / ATP合成酵素 / バクテリオロドプシン / 光合成 / 細胞分裂 / リボソーム / tRNA / タンパク質合成系 / ribosome / リボソームタンパク質 / ナノバイオ / ナノマシン / 無細胞タンパク質合成系 / プロテオリポソーム
研究成果の概要

人工細胞を目標として、再構築型遺伝子発現系PURE systemによるバイオシステムの構築を進めた。細胞分裂システムを、リポソーム内で合成し、変形するリポソームを作製した。ATP合成酵素とバクテリオロドプシンを、リポソーム内で発現させ、光依存的なエネルギー生産システムを構築した。リボソームの小サブユニットについては、生合成因子の存在下、生理的条件下でのアセンブリー系を構築した。大サブユニットについては個別精製したリボソームタンパク質とrRNAから、タンパク質合成活性を有するサブユニットの再構成に成功した。また、転写されたtRNA分子よるPURE systemを開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人工細胞は、今後の生命科学の中心的な流れである合成生物学の目標である。本研究では、DNAから分裂やエネルギー生産をする生命システムを作製した。また、遺伝子発現系を増殖させるために、リボソームのアセンブリー系とDNAから機能をもった tRNA分子の合成に成功した。これらの研究は、分子から細胞を創ろうとする試みの基盤技術を提供するものである。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] CdsA is involved in biosynthesis of glycolipid MPIase essential for membrane protein integration in vivo2019

    • 著者名/発表者名
      Sawasato Katsuhiro、Sato Ryo、Nishikawa Hanako、Iimura Naoki、Kamemoto Yuki、Fujikawa Kohki、Yamaguchi Toshiyuki、Kuruma Yutetsu、Tamura Yasushi、Endo Toshiya、Ueda Takuya、Shimamoto Keiko、Nishiyama Ken-ichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 1372-1372

    • DOI

      10.1038/s41598-018-37809-8

    • NAID

      120007176808

    • 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] Force measurements show that uL4 and uL24 mechanically stabilize a fragment of 23S rRNA essential for ribosome assembly2019

    • 著者名/発表者名
      Geffroy Laurent、Bizebard Thierry、Aoyama Ryo、Ueda Takuya、Bockelmann Ulrich
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 25 号: 4 ページ: 472-480

    • DOI

      10.1261/rna.067504.118

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Artificial photosynthetic cell producing energy for protein synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Berhanu Samuel、Ueda Takuya、Kuruma Yutetsu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 1325-1325

    • DOI

      10.1038/s41467-019-09147-4

    • NAID

      130007737771

    • 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] High-resolution crystal structure of peptidyl-tRNA hydrolase from Thermus thermophiles2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto A., Uehara Y., Shimizu Y., Ueda T., Uchiumi T., Ito K.
    • 雑誌名

      Proteins

      巻: 87 号: 3 ページ: 226-235

    • DOI

      10.1002/prot.25643

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] G-Protein Coupled Receptor Protein Synthesis on a Lipid Bilayer Using a Reconstituted Cell-Free Protein Synthesis System2018

    • 著者名/発表者名
      Gessesse Belay、Nagaike Takashi、Nagata Koji、Shimizu Yoshihiro、Ueda Takuya
    • 雑誌名

      Life

      巻: 8 号: 4 ページ: 54-54

    • DOI

      10.3390/life8040054

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Construction of integrated gene logic-chip2018

    • 著者名/発表者名
      Takeya Masubuchi, Masayuki Endo, Ryo Iizuka, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Hao Qi, Ryosuke Iinuma, Yuya Miyazono, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takuya Ueda, Hisashi Tadakuma
    • 雑誌名

      Nat. Nanotechnol.

      巻: 13 号: 10 ページ: 933-940

    • DOI

      10.1038/s41565-018-0202-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reconstitution of 30S ribosomal subunits in vitro using ribosome biogenesis factors2018

    • 著者名/発表者名
      Tamaru Daichi、Amikura Kazuaki、Shimizu Yoshihiro、Nierhaus Knud H.、Ueda Takuya
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 24 号: 11 ページ: 1512-1519

    • DOI

      10.1261/rna.065615.118

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] De Novo Synthesis of Basal Bacterial Cell Division Proteins FtsZ, FtsA, and ZipA Inside Giant Vesicles2018

    • 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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [備考] 新領域創成科学研究科 メディカル情報生命専攻 分子医科学分野

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/molbio/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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