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システム生物学・構成的生物学に基づく細胞内分子コンピュータ設計と構築

研究課題

研究課題/領域番号 18800046
研究種目

若手研究(スタートアップ)

配分区分補助金
研究分野 生体生命情報学
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

柚木 克之  慶應義塾大学, 理工学部, 助教 (70433745)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
2,720千円 (直接経費: 2,720千円)
2007年度: 1,360千円 (直接経費: 1,360千円)
2006年度: 1,360千円 (直接経費: 1,360千円)
キーワードシステム生物学 / 構成的生物学 / コンピュータ・シミュレーション / OGAB法 / DNAコンピューティング / 論理ゲート / カロテノイド / 染色体DNA / 構成生物学 / 人工遺伝子回路 / セルオートマトン / DNAコンピュータ
研究概要

AND論理ゲートとして作動するよう設計したデュアル・プロモーターの動作を蛍光プローブで確認した。このタイプのプロモーターを組み合わせ、複数のAND回路からなる遺伝子回路を構築することにより、微生物細胞を用いた三目並べゲームの構成可能性を議論した論文をIET SyntheticBiology誌から出版した。
遺伝子回路のみならず、代謝系も含めた細胞内化学反応系の包括的設計を目指して、カロテノイド生合成経路の収率向上を試みた。カロテノイドは色素であるため、レポーター分子として利用した。まずコンピュータ・シミュレーションによって、カロテノイド生合成経路を形質転換した場合の大腸菌細胞内の代謝流束と菌体成長速度を予測した。シミュレーション結果より、形質転換した大腸菌がほぼ正常に成育し、かつ従来株よりも高いカロテノイド合成能を持つことが予測された。この結果に基づき、当該遺伝子群をOGAB法(Ordered Gene Assembly in B.subtilis)を用いて集積・形質転換した。結果、培地上にコロニーが出現したことから、菌体の正常な生育が確認できたと解釈している。
また、遺伝子回路の性能を左右する因子として、オペロンにおける各遺伝子の並び川頁が寄与していることが知られている。最適な遺伝子並び順を探索するため、DNAコンピューティングで確立されたランダムアセンブリの技術を応用し、従来知られているものとは異なる並び順を得た。現在、カロテノイド合成量の定量を行うとともに、当該遺伝子群をプラスミドから染色体DNAに移した場合の生産量の変化についても観察を試みている。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (1件)

すべて 2007

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件)

  • [雑誌論文] SYANAC:SYnthetic biological automaton for noughts and crosses2007

    • 著者名/発表者名
      S. Ayukawa, A. Kobayashi, Y. Nakashima, H. Takagi, S. Hamada, M. Uchiyama, K Yuei, S. Murata, Y. Sakakibara, M. Hagiya, M. Yamamura, D. Kiga
    • 雑誌名

      IET Synthetic Biology Vol.1 Issue1-2

      ページ: 64-67

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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