| 研究課題/領域番号 |
20K05624
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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研究代表者 |
寺本 英敏 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, グループ長補佐 (60391562)
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| 研究分担者 |
小島 桂 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (40370655)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | 遺伝暗号拡張 / カイコ / 構造タンパク質 / ピロリシル-tRNA合成酵素 / 人工アミノ酸 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ピロリシル-tRNA合成酵素（PylRS）を利用する遺伝暗号拡張手法がカイコで有効であることを実験的に証明するとともに、導電性人工アミノ酸を組み込んだシルク繊維の生産を実現させ、構造タンパク質生産ホストとしてのカイコの有用性を実証する。
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| 研究成果の概要 |
カイコ（B. mori）のフィブロインは強度と生体適合性に優れ、手術用縫合糸などの医療材料として利用されている。我々は、古細菌由来ピロリシルtRNA合成酵素（PylRS）/tRNAPylペアを用いる汎用的な遺伝暗号拡張手法のカイコへの適用を試みた。M. mazei PylRSとtRNAPylをそれぞれ発現する2種類の遺伝子組換えカイコを作出し、それらを交配した交雑種を得た。交雑種の5齢幼虫に人工アミノ酸（リジン誘導体）を経口投与したところ、人工アミノ酸が導入されたフィブロインが生産された。この結果は、PylRS/tRNAPylペアを用いる遺伝暗号拡張がカイコにも適用可能であることを示している。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
カイコのような多細胞動物における遺伝暗号拡張の報告例は限定的であり、産業応用を目指した研究は研究代表者らの先行研究のみしか見当たらない。産業動物であると同時にモデル生物でもあるカイコで遺伝暗号拡張に成功した本成果は独自性が高く、基礎研究の成果が産業応用に直結するという点で社会的インパクトが大きい。本研究の成果は、シルクに留まらず、人工アミノ酸を組み込んだ多様な構造タンパク質の創製に容易に水平展開できる。ひいては、人々の健康増進や循環型社会の構築に貢献する材料の創製を通して、Society5.0やSDGsの目標達成に寄与できる。
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