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遺伝暗号の合成生物学的展開を目的とした翻訳分子の改変

研究課題

研究課題/領域番号 18H02416
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分43040:生物物理学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

坂本 健作  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (50240685)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード拡張遺伝暗号 / 非天然アミノ酸 / tRNA / アミノアシルtRNA合成酵素 / タンパク質合成 / 抗体 / 抗原親和性 / Fab / メチルグルタミン / 酵素変異体 / 合成生物学 / タンパク質工学 / 翻訳後修飾 / 遺伝暗号 / 非天然型アミノ酸 / 古細菌 / ピロリジン / アミノアシル化 / 立体構造
研究成果の概要

拡張遺伝暗号(遺伝暗号工学)には、非天然アミノ酸をタンパク質に導入するための技術基盤の開発と、技術の応用研究の2側面があり、本課題では双方で成果を上げることができた。拡張遺伝暗号技術の基本的なアイデアに遡って新規tRNA・aaRSペアの作製に取り組み、アイデンティティーレスtRNAの開発法を見出した。遺伝暗号拡張をさらに大きく進めていく上で意義のある成果である。応用的究としては、抗体の抗原親和性を向上させる上で非天然アミノ酸の導入が役立つことを明らかにし、タンパク質工学の新しい方向性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

遺伝暗号は全ての生き物にとっての“OS(オペレーティングシステム)”と言っても過言ではなく、拡張遺伝暗号とはその遺伝暗号がバージョンアップされたものである。合成生物学とは、生体分子、微生物等における有用な新規機能を将来に渉って持続的に開発することを可能にする学問であり、本課題では、非天然アミノ酸をタンパク質に導入するための遺伝暗号技術を一層発展させるとともに、社会的ニーズに答えるための応用研究を推進した。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] The two domain architecture of LAMP2A regulates its interaction with Hsc702022

    • 著者名/発表者名
      Yuta Ikami, Kazue Terasawa, Kensaku Sakamoto, Kazumasa Ohtake, Hiroyuki Harada Tetsuro Watabe, Shigeyuki Yokoyama, Miki Hara-Yokoyam
    • 雑誌名

      Experimental Cell Research

      巻: 411 号: 1 ページ: 112986-112986

    • DOI

      10.1016/j.yexcr.2021.112986

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An integrated computational pipeline for designing high-affinity nanobodies with expanded genetic codes2021

    • 著者名/発表者名
      Aditya K Padhi, Ashutosh Kumar, Ken-ichi Haruna, Haruna Sato, Hiroko Tamura, Satoru Nagatoishi, Kouhei Tsumoto, Atushi Yamaguchi, Fumie Iraha, Mihoko Takahashi, Kensaku Sakamoto, Kam Y J Zhang
    • 雑誌名

      Briefings in Bioinformatics

      巻: 22 号: 6

    • DOI

      10.1093/bib/bbab338

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 生細胞における遺伝暗号の改変と応用2021

    • 著者名/発表者名
      坂本健作
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 93 ページ: 291-297

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct homophilic interaction of LAMP2A with the two-domain architecture revealed by site-directed photo-crosslinks and steric hindrances in mammalian cells2021

    • 著者名/発表者名
      Terasawa Kazue、Kato Yuji、Ikami Yuta、Sakamoto Kensaku、Ohtake Kazumasa、Kusano Seisuke、Tomabechi Yuri、Kukimoto-Niino Mutsuko、Shirouzu Mikako、Guan Jun-Lin、Kobayashi Toshihide、Iwata Takanori、Watabe Tetsuro、Yokoyama Shigeyuki、Hara-Yokoyama Miki
    • 雑誌名

      Autophagy

      巻: 17 号: 12 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1080/15548627.2021.1911017

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 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] An expanded genetic code facilitates antibody chemical conjugation involving the lambda light chain2021

    • 著者名/発表者名
      Kato Akifumi、Ohtake Kazumasa、Tanaka Yoshitaka、Yokoyama Shigeyuki、Sakamoto Kensaku、Shiraishi Yasuhisa
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 546 ページ: 35-39

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.02.005

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Incorporation of Halogenated Amino Acids into Antibody Fragments at Multiple Specific Sites Enhances Antigen Binding2021

    • 著者名/発表者名
      Akiko Hayashi Dr. Ken‐ichi Haruna Haruna Sato Dr. Kenichiro Ito Dr. Chisato Makino Dr. Takuhiro Ito Dr. Kensaku Sakamoto
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 22 号: 1 ページ: 120-123

    • DOI

      10.1002/cbic.202000429

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural basis for genetic-code expansion with bulky lysine derivatives by an engineered pyrrolysyl-tRNA synthetase2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Yanagisawa, Mitsuo Kuratani, Eiko Seki, Nobumasa Hino, Kensaku Sakamoto, Shigeyuki Yokoyama
    • 雑誌名

      Cell Chemical Biology

      巻: 26 ページ: 936-949

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthetic tyrosine tRNA molecules with noncanonical secondary structures2019

    • 著者名/発表者名
      K. Sakamoto, A. Hayashi
    • 雑誌名

      Int. J. Mol. Sci.

      巻: 20 号: 1 ページ: 92-92

    • DOI

      10.3390/ijms20010092

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Cell-free protein synthesis using S30 extracts from Escherichia coli RFzero strains for efficient incorporation of non-natural amino acids into proteins2019

    • 著者名/発表者名
      J. Adachi, K. Katsura, E. Seki, C. Takemoto, M. Shirouzu, T. Terada, T. Mukai, K. Sakamoto, S. Yokoyama
    • 雑誌名

      Int. J. Mol. Sci.

      巻: 20 号: 3 ページ: 492-492

    • DOI

      10.3390/ijms20030492

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Pyrrolysyl-tRNA synthetase with a unique architecture enhances the availability of lysine derivatives in synthetic genetic codes2018

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi, F. Iraha, K. Ohtake, K. Sakamoto
    • 雑誌名

      Molcules

      巻: 23 号: 10 ページ: 2460-2460

    • DOI

      10.3390/molecules23102460

    • 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
  • [学会発表] 非アミノ酸を含む遺伝暗号の開発と大腸菌進化への影響2022

    • 著者名/発表者名
      大竹和正, 芝井厚, 古澤力, 坂本健作
    • 学会等名
      第16回無細胞生命化学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝暗号改変が拓くタンパク質工学2021

    • 著者名/発表者名
      坂本健作
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 10.非天然型アミノ酸含有抗体発現生産技術と生体直交反応性キレーター修飾の組み合わせによる高均一な64Cu標識トラスツズマブFabの作製2019

    • 著者名/発表者名
      仁欽、藁科翔太、毛利浩太、高橋麻衣子、金山洋介、高橋美穂子、林明子、林中恵美、和田康弘、渡辺恭良、坂本健作、向井英史
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会第14回学術総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Xeno-protein engineeringの抗体開発への応用2019

    • 著者名/発表者名
      坂本健作、林明子、山口純、柳沢達男、田村浩子、長門石曉、津本浩平、藏地理代、金山洋介、渡辺恭良
    • 学会等名
      第14回無細胞生命科学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 人工遺伝暗号技術の抗体医薬への応用2019

    • 著者名/発表者名
      坂本健作
    • 学会等名
      理研シンポジウム「理研エンジニアリングネットワーク/精密武装抗体の合成と機能評価」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 改変型抗体の作製のための技術基盤2019

    • 著者名/発表者名
      坂本健作
    • 学会等名
      兵庫県立こども病院-理研BDR第4回ジョイントシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ゼノバイオロジーを目指すタンパク質工学2019

    • 著者名/発表者名
      坂本健作
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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