生命の初期進化を模擬した実験モデルの構築

• 研究課題/領域番号: 23687034
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 進化生物学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 市橋 伯一 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (20448096)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円); 2013年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2012年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2011年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
• キーワード: 進化 / 人工ゲノム / 実験進化 / RNAゲノム / ダーウィン進化 / 人工細胞 / 生命の起源 / 自己複製 / 無細胞翻訳系 / エマルション

研究概要

生命がどのように進化してきたのかはほとんどわかっていない。その原因の一つは、初期生命を模した実験モデルが存在していなかったことにある。そこで本研究では、初期生命を機能的に模擬した単純なゲノム複製システムを構築した。そしてそのシステムに自発的な進化能を付与することに成功した。このシステムを用いることにより、単純なゲノム複製システムがどうやって現在の生命のような複雑なシステムへ進化しうるのかを実験的に確かめることができるようになるだろう。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of ribosomes on the kinetics of Qb replication (2014)
  • 著者名/発表者名: Usui, K., Ichihashi, N., Kazuta, Y., Matsuura, T., Yomo, T
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 588 号: 1 ページ: 117-123
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.11.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Darwinian evolution in a translation-coupled RNA replication system within a cell-like compartment (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi, N., Usui, K., Kazuta, Y., Sunami, T., Matsuura T., Yomo, T
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/ncomms3494
  • NAID: 120006831817
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic model of double-stranded RNA formation during long RNA replication by Qβreplicase (2013)
  • 著者名/発表者名: Usui, K., Ichihashi, N., Kazuta, Y., Matsuura, T., Yomo, T
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 587 号: 16 ページ: 2565-2571
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.06.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probabilistic model based error correction in a set of various mutant sequences analyzed by next-generation sequencing. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuyo Aita, Norikazu Ichihashi, Tetsuya Yomo.
  • 雑誌名: Computational Biology and Chemistry 巻: 47 ページ: 221-230
  • 査読あり
• [雑誌論文] A controllable gene expression system in liposomes that includes a positive feedback loop. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobori S
  • 雑誌名: Mol Biosyst. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of compartment size on the kinetics of intracompartmental multimeric orotein synthesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsuura, T., Hosoda, K., Kazuta, Y., Ichihashi, N., Suzuki, H., Yomo, T
  • 雑誌名: ACS Synthetic Biology 巻: 1 号: 9 ページ: 431-437
  • DOI: 10.1021/sb300041z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic analysis of aptazyme-regulated gene expression in a cell-fiee translation system:modeling of ligand-dependent and -independent expression (2012)
  • 著者名/発表者名: 小堀 峻吾
  • 雑誌名: RNA 巻: 18 号: 8 ページ: 1458-1465
  • DOI: 10.1261/rna.032748.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] α-Complementation in an artificial genome replication system in liposomes (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, K., Ichihashi, N., Matsuura, T., Kazuta, Y., Yomo, T
  • 雑誌名: Chembiochem 巻: 13 号: 18 ページ: 2701-2706
  • DOI: 10.1002/cbic.201200586
  • 査読あり
• [雑誌論文] Importance of parasite RNA species repression for prolonged translation-coupled RNA self-replication (2012)
  • 著者名/発表者名: Y Bansho, Y., Ichihashi, N., Kazuta, Y., Matsuura, T., Suzuki, H., Yomo, T
  • 雑誌名: Chemistry and Biology 巻: 19 号: 4 ページ: 478-487
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2012.01.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of Gene Screening System Using Giant Unilamellar Liposomes and Fluorescence Activated Cell Sorter (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nishikawa、T. Sunami, T. Matsuura, N. Ichihashi, T. Yomo
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 84 号: 11 ページ: 5017-5024
  • DOI: 10.1021/ac300678w
  • 査読あり
• [学会発表] The International Astrobiology Workshop 2013 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi, N
  • 学会等名: as the Japan Astrobiology Network Annual Meeting #6
  • 発表場所: JAXA/ISAS,Sagamihara, Japan
• [学会発表] Darwinian Evolution in a Translation-Coupled RNA Replication System Within a Cell-Like Compartment. (2013)
  • 著者名/発表者名: Norikazu Ichihashi, Kimihito Usui, Tetsuya Yomo.
  • 学会等名: The International Astrobiology Workshop 2013(as the Japan Astrobiology Network Annual Meeting #6)
  • 発表場所: JAXA/ISAS, Sagamihara, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] 人工自己複製システムにおける利己的ＲＮＡの出現と耐性の進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 市橋伯一, 四方哲也
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代シーケンサーを用いた人工細胞モデルにおけるゲノムＲＮＡの進化プロセスの解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 市橋伯一, 中村昇太 , 四方哲也
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] PURE SYSTEMを用いた人工RNAゲノムの自己複製・進化システムの構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 市橋伯一, 臼井公人, 四方哲也
  • 学会等名: 第８回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 新潟大学中央図書館
• [学会発表] Continuous RNA amplification with self-encoded replication system. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kimihito Usui, et al
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] Investigation on the mechanism of double strand formation during RNA replication. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yohei Uegami, et al
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] In Vitro Compartmentalization Using Unilamellar Lipsomes for Gene Screening. (2012)
  • 著者名/発表者名: Takehiro Nishikawa, et al
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] Directed evolution of a self-encoding system using giant liposome. (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sunam, et al
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] アプタザイムを用いた外部応答するリアクターの構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小堀峻吾, 他
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] Kinetic Analysis of Aptazyme-regulated Gene Expression in a Cell-free Translation System. (2012)
  • 著者名/発表者名: Shungo Kobori, et al
  • 学会等名: RNA 2012 PROGRAM & ABSTRACTS The 17th Annual Meeting
  • 発表場所: Michigan, USA
  • 年月日: 2012-06-01
• [学会発表] Kinetic Analysis of the Double-stranded RNA Formation in Qβ RNA Replication. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kimihito Usui, et al
  • 学会等名: RNA 2012 PROGRAM & ABSTRACTS The 17th Annual Meeting
  • 発表場所: Michigan, USA
  • 年月日: 2012-05-31
• [学会発表] リボソームを反応場とする遺伝子スクリーニングによる活性型グルクロニダーゼの探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西川雄大, 他
  • 学会等名: 第61回高分子学会年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-05-30
• [学会発表] The Thirteenth International Conference on the Synthesis and Simulation of Living Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi, N
  • 学会等名: Artificial Life XIII
  • 発表場所: Michigan State University in East Lansing, Michigan, USA
• [学会発表] Darwinian Evolution of Translation-coupled RNA Self-replication System. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi N
  • 学会等名: The Thirteenth International Conference on the Synthesis and Simulation of Living Systems (Artificial Life XIII)
  • 発表場所: Michigan State University in East Lansing, Michigan, USA
• [学会発表] 人工自己複製システムのダーウィン進化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 市橋伯一
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会5.0
  • 発表場所: 神奈川県 東京工業大学すずかけ台キャンパス
• [学会発表] 人工自己複製RNAの実験室内進化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 市橋伯一
  • 学会等名: 日本進化学会第14回東京大会
  • 発表場所: 東京都 首都大学東京南大沢キャンパス
• [学会発表] 人工自己複製システムのダーウィン進化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 市橋伯一
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 愛知県 名古屋大学 東山キャンパス
• [学会発表] Creating an artificial cell with different size revealed the effect of compartment volume on the intracompartmental multimeric protein synthesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Matsuura, et al
  • 学会等名: The Thirteenth International Conference on the Synthesis and Simulation of Living Systems (Artificial Life XIII)
  • 発表場所: Michigan, USA
• [学会発表] Darwinian Evolution of Translation-coupled RNA Self-replication System. (2012)
  • 著者名/発表者名: Norikazu Ichihashi, et al
  • 学会等名: The Thirteenth International Conference on the Synthesis and Simulation of Living Systems (Artificial Life XIII)
  • 発表場所: Michigan, USA
• [学会発表] RNA自己複製反応の反応場体積依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 番所洋輔, 他
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-12-14
• [図書] 進化分子工学 高速分子進化によるタンパク質・核酸の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 角南武志, 市橋伯一, 四方哲也
  • 総ページ数: 466
  • 出版者: NTS
• [図書] Constructive approaches for the origin of life. A captor in"Genesis - in the Beginning : Precursors of Life, Chemical Models and Early Biological Evolution." (2012)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi, N., Matsuura, T., Kita, H., Sunami, T., Suzuki, H., Yomo, T(J. Seckbach Ed)
  • 出版者: Springer
• [図書] Genesis - in the Beginning: Precursors of Life, Chemical Models and Early Biological Evolution. (分担) (2012)
  • 著者名/発表者名: Norikazu Ichihashi, et al
  • 総ページ数: 973
  • 出版者: Springer
• [備考]
  • URL: http://www-symbio.ist.osaka-u.ac.jp/