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自律的自己複製を目指した代謝を創発する人工細胞の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H06156
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 システムゲノム科学
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構 (2019)
東京工業大学 (2016-2018)

研究代表者

車 兪徹  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 研究員 (40508420)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
26,520千円 (直接経費: 20,400千円、間接経費: 6,120千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2016年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワード人工細胞 / 生命の起源 / 脂質膜 / 膜タンパク質 / Cell-Free / 無細胞タンパク質合成系 / 脂質合成 / liposome / 合成生物学 / プロトセル / ソフトマター / 自己複製 / 脂質膜のダイナミクス / 生物物理 / 脂質
研究成果の概要

細胞が自己成長し分裂する機能は増殖に必須な生命の基本的な特徴である。これを人工的に形成した膜小胞の内部で脂質合成を行うことで再現する試みを行っている。本プロジェクト実施中に、脂肪酸合成系の試験管内再構築を行い、人工膜小胞内部での脂肪酸合成を観察した。またこれをさらに発展させリン脂質合成まで行うよう、脂肪酸合成酵素であるPlsXとPlsYタンパク質をCell-free系を内包した膜小胞内部で合成した。Cell-free合成したPlsXYは脂肪酸合成系と組み合わせることで協働し、最終合成産物であるリゾリン酸の合成に成功した。現在これらの研究結果をまとめた論文を執筆中である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

自己複製は最も生命らしい特徴であり生命と非生命を隔てる最後の壁である。本研究の学術的意義は、自己複製を人工系で再現することで究極的には生命を創造することにつながり、我々の持つ生命への価値観を大きく変えることになる可能性がある。また、初期地球環境中で生命が如何に誕生したのかを知るための大きなヒントになると考えられる。社会的な意義としては、細胞機能を任意に設計し駆動させる人工細胞系を利用することで、薬剤生産型スマート人工細胞の構築や、絶滅生物の再生など、新たな産業を生み出すことが期待できる。本研究で得られた成果により、自己複製をする人工細胞系の具現化に大きく近づいた。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 15件、 招待講演 27件) 図書 (2件) 備考 (7件) 産業財産権 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] ハーバード大学医学部(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ニューカッスル大学(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Newcastle Univerity/Center for Bacterial Cell Biology/Jeff Errington(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Harverd University/Jack Szostak(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Roma Tre University(イタリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Newcastle University/University of Glasgow(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Harvard University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] A Bifunctional Polyphosphate Kinase Driving the Regeneration of Nucleoside Triphosphate and Reconstituted Cell-Free Protein Synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Po-Hsiang、Fujishima Kosuke、Berhanu Samuel、Kuruma Yutetsu、Jia Tony Z.、Khusnutdinova Anna N.、Yakunin Alexander F.、McGlynn Shawn E.
    • 雑誌名

      ACS Synthetic Biology

      巻: 9 号: 1 ページ: 36-42

    • DOI

      10.1021/acssynbio.9b00456

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The bacterial protein YidC accelerates MPIase-dependent integration of membrane proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Masaru、Nishikawa Hanako、Suzuki Sonomi、Moser Michael、Huber Maria、Sawasato Katsuhiro、Matsubayashi Hideaki T.、Kumazaki Kaoru、Tsukazaki Tomoya、Kuruma Yutetsu、Nureki Osamu、Ueda Takuya、Nishiyama Ken-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 294 号: 49 ページ: 18898-18908

    • DOI

      10.1074/jbc.ra119.011248

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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] 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] Recent Advances in Origins of Life Research by Biophysicists in Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Jia Tony Z.、Kuruma Yutetsu
    • 雑誌名

      Challenges

      巻: 10 号: 1 ページ: 28-28

    • DOI

      10.3390/challe10010028

    • 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] Synthetic cells produce a quorum sensing chemical signal perceived by Pseudomonas aeruginosa2018

    • 著者名/発表者名
      Rampioni Giordano、D’Angelo Francesca、Messina Marco、Zennaro Alessandro、Kuruma Yutetsu、Tofani Daniela、Leoni Livia、Stano Pasquale
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 号: 17 ページ: 2090-2093

    • DOI

      10.1039/c7cc09678j

    • 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] 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
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 無細胞タンパク質合成系の高度化と合成生物学への展開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

      生化学

      巻: 89 号: 2 ページ: 211-220

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2017.890211

    • NAID

      40021203278

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2017-04-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] What can synthetic biology offer to artificial intelligence (and vice versa)?2016

    • 著者名/発表者名
      Luisa Damiano, Yutetsu Kuruma and Pasquale Stano
    • 雑誌名

      Biosystems

      巻: 148 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1016/j.biosystems.2016.09.005

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] 膜タンパク質の無細胞合成法2016

    • 著者名/発表者名
      車 兪澈, 上田 卓也
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 56 号: 3 ページ: 162-164

    • DOI

      10.2142/biophys.56.162

    • NAID

      130005153070

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 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
  • [学会発表] 「分子から生き物を創って挑む生命誕生の謎」2020

    • 著者名/発表者名
      車 兪澈
    • 学会等名
      自然科学カフェ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Artificial cell2019

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      State of the art methods for detection and interrogation of spread of AMR in environmental microbial communities
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of the Origin of Life and Artificial Cell2019

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      Connecting Fundamental Physics, Chemistry and the Origins of Biomolecular Homochirality
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞を創って考える生命の起源2019

    • 著者名/発表者名
      車 兪澈
    • 学会等名
      生命の起源および進化・アストロバイオロジー夏の学校2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial Photosynthetic Cell2019

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      Formal methods for the synthesis of biomolecular circuits
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光からエネルギーを合成しタンパク質を合成する人工細胞の構築2019

    • 著者名/発表者名
      Samuel Berhanu, Takuya Ueda, Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      第29回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光からエネルギーを合成しタンパク質を合成する人工細胞の構築2019

    • 著者名/発表者名
      Samuel Berhanu, Takuya Ueda, Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Artificial photosynthetic cell producing energy for protein synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia - Synthetic Biology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial photosynthetic cell producing energy for protein synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      Asian Synthetic Biology Association (ASBA) Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光依存的にエネルギーを生産する人工細胞の構築2019

    • 著者名/発表者名
      車 兪澈,サミュエル・ベルハヌ,上田卓也
    • 学会等名
      日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] (原理的には)100%定量解析を可能にする人工細胞研究2019

    • 著者名/発表者名
      車 兪澈,サミュエル・ベルハヌ,上田卓也
    • 学会等名
      定量生物学の会北海道キャラバン2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Session Topic: Synthetic Biology Challenges Toward Creating Man-Made Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      3rd UK-Japan Frontiers of Science Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reconstruction of cellular functions in compartment2019

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      ELSI-Mini Symposium on primitive compartmentalization
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 人工細胞研究から考える初期生命の様相2019

    • 著者名/発表者名
      車 兪澈, 江藤 澄恵, 藤見 麻衣, Samuel Berhanu, 上田 卓也, 大島 拓
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 「(もう後には引けない)人工細胞研究」2019

    • 著者名/発表者名
      車 兪澈
    • 学会等名
      第8回Yet Another Artificial Cell (YAC) 研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 膜に焦点を置いた人工細胞の構築と生命の起源研究2018

    • 著者名/発表者名
      車兪澈
    • 学会等名
      極限環境生物学会 第19回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ミニマル代謝の構築によりますます初期生命に近づく人工細胞2018

    • 著者名/発表者名
      車兪澈、江藤澄恵、笠間健嗣、藤見麻衣
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会 11.0
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 試験管内で人工的に合成するトランスポーター膜タンパク質2018

    • 著者名/発表者名
      車 兪澈
    • 学会等名
      第3回トランスポーター研究会関東部会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reconstruction of functional cell membrane based on cell-free system2017

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      Cell-free Synthetic Biology Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Construction of a Model Cell Membrane Applicable to the Protocell Study2017

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Construction of an artificial cell for the study of early cells2017

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      International Conference The Origin of Life - Synergy among the RNA, Protein, and Lipid Worlds
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Next approach to formulation of artificial membrane2017

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      Origins of Life
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] “Next approach to formulation of artificial membrane”2017

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma, Taku Oshima
    • 学会等名
      Origin of Life a workshop
    • 発表場所
      Newcastle, UK
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Construction of artificial cell based on cell-free syetem2016

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      , EON International Workshop “Synthetic Approach for The Study of Origin of Life”
    • 発表場所
      Glasgow, UK.
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] “Construction of Artificial Cell for the Origin of Cells”,2016

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      The Annual Meeting of Japanese Society for Cell Synthesis Research 9.0
    • 発表場所
      tokyo
    • 年月日
      2016-11-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Construction of Minimal Cell Based on Cell-Free System,2016

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      Okazaki Institute for Integrative Bioscience (OIIB) Summer School
    • 発表場所
      Okazaki, Japan
    • 年月日
      2016-08-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] “Construction of Artificial Cell Containing Lipid Synthesis Metabolism”,2016

    • 著者名/発表者名
      Yutetsu Kuruma
    • 学会等名
      Workshop #3 in 18th Annual Meeting of the Society of Evolutionary Studies Japan
    • 発表場所
      tokyo
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] “無細胞タンパク質合成系とベシクルによる人工細胞の構築”, 「人工細胞の創製とその応用」2017

    • 著者名/発表者名
      車兪澈
    • 総ページ数
      215
    • 出版者
      CMC出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 「実験医学」“クローズアップ実験法:PUREシステムを用いた膜タンパク質の無細胞合成”,2016

    • 著者名/発表者名
      車兪澈, 上田卓也
    • 総ページ数
      139
    • 出版者
      羊土社
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://members.elsi.jp/%7Ekuruma/index_e.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/sugar/j/members/personal/YutetsuKuruma.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 車HP

    • URL

      https://members.elsi.jp/%7Ekuruma/index_e.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] ELSI HP

    • URL

      http://www.elsi.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Website of Yutetsu Kuruma

    • URL

      https://members.elsi.jp/%7Ekuruma/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] Earth-Life Science Institite

    • URL

      http://www.elsi.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] YUTETSU KURUMA website

    • URL

      http://gncd.jp/yk_test/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 光依存的にタンパク質生産可能な人工細胞系の構築2019

    • 発明者名
      上田卓也、サミュエル・ベルハヌ・レンマ、車兪澈
    • 権利者名
      上田卓也、サミュエル・ベルハヌ・レンマ、車兪澈
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-010844
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] WORKSHOPS May 31, 2017 International Workshop "Reconstructing the Phenomenon of Life -To Retrace the Emergence of Life -"2017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-06-14  

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