| 研究課題/領域番号 |
21H01721
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
梅野 太輔 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00400812)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
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| キーワード | 進化工学 / 合成生物学 / バイオセンサー / タンパク質 / フォールディング / 安定化 / 生合成 / イソプレノイド / アルカロイド / 進化分子工学 / 転写因子 / メタボライト / 安定性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
任意の酵素を分子認識素子に造り変え，その基質に対するバイオセンサを構築する技術を開発した．本研究では，その汎用性と迅速性を最大限に生かした新しいバイオテクノロジーのあり方を模索する．生理活性オピオイドの生合成経路とイソプレノイド前駆体経路を標的モチーフと定め，これらの経路をなす生合成酵素を全てセンサ化し，すべての中間体のバイオセンサを揃える．これらを用いたマルチプレックス解析を駆使して，今までにない解像度での最適化による，超高効率な経路創出に挑む．また，金属-硫黄クラスターの組立て・組み込みマシナリーの機能スクリーニング系を開発し，その機能改良にも挑戦する．
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| 研究成果の概要 |
ランダム変異導入による「適度な」不安定化によって，任意の酵素をバイオセンサの素子にすることができる．本研究では，この方法で作出したバイオセンサーをつかった酵素・生合成・宿主の改良技術を完成させるとともに， ，複数の酵素・タンパク質を融合し，Ligand-induced foldingという現象をトリガーとした，融合パートナー間のプロテオミックな相互制御機構の付与にも成功した．さらには，Ligand-induced foldingという作動原理を経ることが，センサー機能の進化を加速することも明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，「Ligand-induced folding」という現象が，ランダム変異の蓄積によって，酵素を含むあらゆるタンパク質に頻出する現象であることを改めて示すとともに，これが代謝工学や宿主工学，そして酵素工学のための有効なスクリーニングツールを提供できることを明確に示すことができた．また，自然界で起きているタンパク質の機能進化において，これまで見過ごされてきた要素を提示するとともに，より複雑なタンパク質の協働機能の設計学，Protein Computingやタンパク質機能への制御機構の埋め込み技術としての新しい可能性を示すことができた．
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