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リボソーム改変による加速的生物進化工学の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K20453
補助金の研究課題番号 19H05538 (2019)
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金 (2020)
補助金 (2019)
審査区分 中区分38:農芸化学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

宮崎 健太郎  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (60344123)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2021年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2020年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2019年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワードリボソーム / 温度適応 / 低温適応 / Thermus thermophilus / ゲノム解析 / 進化工学 / Random Patch Model
研究開始時の研究の概要

生物の爆発的な多様化は制御系の進化がもたらしたという史実にヒントを得て、生命システムの根幹をなす制御因子の改変が生物進化に直結す るとの仮説を立て、これに基づく生物進化工学を開発する。制御因子のうち、生体内の主たる機能分子であるタンパク質の合成を司るリボソー ムに着目し、その改変により生じる表現型の多様化された変異株ライブラリー創出と有用形質を持つ宿主を選抜する方法を確立する。

研究成果の概要

生物の加速的な環境適応技術を開発する目的で、「ゲノムの活用方法」に着目した。具体的には、好熱菌Thermus thermophilusのリボソーム(特に16S rRNA)を改変することにより、野生株の生育できない低温での生育を可能とする変異株を得た。16S rRNAは保守性が高く、種のアイデンティティともされる分子であるが、人工的な手法により改変することで従来のゲノム点変異蓄積型の進化とは全く異なる機構による進化が実現したと考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来型のゲノムへの変異の蓄積による段階的な進化ではなく、遺伝子の発現プロファイルを変えるという新たな進化様式による生物の適応進化を示すことに成功した。本方法は、リボソームの進化的保守性という既成概念と異なる事実の発見に基づいている。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 3件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 15件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] リボソーム改変による好熱菌の低温適応進化2022

    • 著者名/発表者名
      宮崎健太郎
    • 雑誌名

      アグリバイオ

      巻: 5 ページ: 905-910

    • NAID

      40022700672

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Complete Genome Resequencing of Thermus thermophilus Strain TMY by Hybrid Assembly of Long- and Short-Read Sequencing Technologies2021

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro、Tokito Natsuko
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 10 号: 46

    • DOI

      10.1128/mra.00979-21

    • 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] Complete Genome Sequences of Four Halophilic Thermus thermophilus Strains Isolated from Arima Hot Spring in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro、Tomariguchi Natsuki、Ueno Yuko
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 10 号: 40

    • DOI

      10.1128/mra.00874-21

    • 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] Complete Genome Sequences of Thermus thermophilus Strains HB5002 and HB5008, Isolated from Mine Hot Spring in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro、Moriya Toshiyuki、Tokito Natsuko、Oshima Tairo、Yura Kei、Bessho Yoshitaka
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 10 号: 16

    • DOI

      10.1128/mra.00272-21

    • 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] Complete Genome Sequence of Thermus thermophilus Strain HB5018, Isolated from Mine Hot Spring in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro、Moriya Toshiyuki、Nemoto Naoki、Oshima Tairo、Yura Kei、Bessho Yoshitaka
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 10 号: 10

    • DOI

      10.1128/mra.00039-21

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] リボソーム改変による好熱菌の低温適応進化2021

    • 著者名/発表者名
      宮崎健太郎
    • 雑誌名

      細胞

      巻: 53 ページ: 49-53

    • NAID

      40022700672

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Geobacillus sp. Strain E55-1, Isolated from Mine Geyser in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro、Hase Erina、Tokito Natsuko
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 9 号: 20

    • DOI

      10.1128/mra.00339-20

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Pseudomonas otitidis Strain MrB4, Isolated from Lake Biwa in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro、Hase Erina、Maruya Tomomasa
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 9 号: 16

    • DOI

      10.1128/mra.00148-20

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Vibrio rotiferianus Strain AM72020

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro、Wiseschart Apirak、Pootanakit Kusol、Kitahara Kei
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 9 号: 21

    • DOI

      10.1128/mra.01591-19

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Bacillus cereus Strain PL1, Isolated from Soil in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro、Hase Erina、Maruya Tomomasa
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 9 号: 12

    • DOI

      10.1128/mra.00195-20

    • 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] Complete Genome Sequences of Rhodothermus marinus Strains AA2-13 and AA3-38, Isolated from Arima Onsen Hot Spring in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Tomariguchi Natsuki、Miyazaki Kentaro
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 9 号: 2

    • DOI

      10.1128/mra.01475-19

    • 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] Complete Genome Sequence of Alteromonas sp. Strain I4, Isolated from the Japan Sea2019

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro、Izumi Kouki
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 8 号: 47

    • DOI

      10.1128/mra.01277-19

    • 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] Complete Genome Sequence of Staphylococcus arlettae Strain P2, Isolated from a Laboratory Environment2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Hiroki、Taniguchi Makoto、Uesaka Kazuma、Wiseschart Apirak、Pootanakit Kusol、Nishitani Yudai、Murakami Yota、Ishimori Koichiro、Miyazaki Kentaro、Kitahara Kei
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 8 号: 45 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1128/mra.00696-19

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequencing of Thermus thermophilus Strain HC11, Isolated from Mine Geyser in Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 8 号: 39

    • DOI

      10.1128/mra.00873-19

    • 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] Complete Genome Sequence of Rubrobacter xylanophilus Strain AA3-22, Isolated from Arima Onsen in Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Tomariguchi Natsuki、Miyazaki Kentaro
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 8 号: 34

    • DOI

      10.1128/mra.00818-19

    • 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] Occurrence of randomly recombined functional 16S rRNA genes in Thermus thermophilus suggests genetic interoperability and promiscuity of bacterial 16S rRNAs2019

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro、Tomariguchi Natsuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 11233-11233

    • DOI

      10.1038/s41598-019-47807-z

    • 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] Complete Genome Sequences of Thermus thermophilus Strains AA2-20 and AA2-29, Isolated from Arima Onsen in Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Kentaro、Tomariguchi Natsuki
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 8 号: 31

    • DOI

      10.1128/mra.00820-19

    • 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
  • [学会発表] Genetic Interoperability and Promiscuity of Bacterial 16S rRNA: Proposal for a Random Patch Model2021

    • 著者名/発表者名
      宮崎健太郎
    • 学会等名
      第22回 日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 16S rRNAは遺伝子組み換えにより進化する2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎 健太郎、泊口 菜月
    • 学会等名
      極限環境生物学会 第21回年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Rubrobacter sp. AA3-22株の放射線と紫外線に対する耐性2020

    • 著者名/発表者名
      泉 洸輝、佐藤 勝也、大野 豊、宮崎 健太郎、鳴海 一成
    • 学会等名
      QST高崎サイエンスフェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Directed evolution: irrational approach to molecular engineering2019

    • 著者名/発表者名
      宮崎 健太郎
    • 学会等名
      日本育種学会 第61回シンポジウム(招待講演)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 多様性工学 ~進化を利用したセンサー分子探索と高機能化~2019

    • 著者名/発表者名
      宮崎 健太郎
    • 学会等名
      日本分析化学会第68年会(招待講演)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 16SrRNAは遺伝子組み換えにより進化する -リボソーム進化のRandom Patch Modelの提唱-2019

    • 著者名/発表者名
      宮崎 健太郎
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会(招待講演)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 生物プロセス研究部門 合成生物工学研究グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/bpri/bpri-synthe/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 東京大学大学院 新領域創成科学研究科 メディカル情報生命専攻 生命機能分子工学分野 宮崎研究室

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/miyazaki-kentaro/group/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 合成生物工学研究グループ

    • URL

      http://unit.aist.go.jp/bpri/bpri-synthe/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://staff.aist.go.jp/miyazaki-kentaro/group/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2024-03-26  

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