無細胞タンパク質合成システムの自己複製

• 研究課題/領域番号: 26710014
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: システムゲノム科学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 清水 義宏 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, ユニットリーダー (90401231)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016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); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2014年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
• キーワード: 無細胞タンパク質合成 / リボソーム / tRNA / マイクロ流路 / 生体分子 / 蛋白質

研究成果の概要

生体分子の組み合わせによる生命の再構成を達成するためには、タンパク質を生産する手段そのものを自己複製可能な状態で再構成することが不可欠であると考えられる。本研究では、再構成型無細胞タンパク質合成システムであるPURE systemを生命の再構成のための基幹システムとして捉え、翻訳システムを用いた翻訳システム自体の自己複製を達成するために、リボソームの再構成、tRNAの再構成、マイクロ流路におけるタンパク質合成系の構築を行い、それぞれの技術基盤の構築を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Reaction dynamics analysis of a reconstituted Escherichia coli protein translation system by computational modeling (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuura, T., Tanimura, N., Hosoda, K., Yomo, T., and Shimizu, Y.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 114 号: 8
  • DOI: 10.1073/pnas.1615351114
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 人工細胞と無細胞タンパク質合成システム. (2017)
  • 著者名/発表者名: 安達仁朗, 清水義宏
  • 雑誌名: 人工細胞の創製とその応用 (シーエムシー出版 植田充美 監修) 巻: not applicable ページ: 8-14
• [雑誌論文] Mass spectrometry-based absolute quantification reveals rhythmic variation of mouse circadian clock proteins. (2016)
  • 著者名/発表者名: Narumi R, Shimizu Y, Ukai-Tadenuma M, Ode KL, Kanda GN, Shinohara Y, Sato A, Matsumoto K, Ueda HR.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 133 号: 24 ページ: 3461-3467
  • DOI: 10.1073/pnas.1603799113
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mammalian Reverse Genetics without Crossing Reveals Nr3a as a Short-Sleeper Gene. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa GA, Sumiyama K, Ukai-Tadenuma M, Perrin D, Fujishima H, Ukai H, Nishimura O, Shi S, Ohno R, Narumi R, Shimizu Y, Tone D, Ode KL, Kuraku S, Ueda HR.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 14 号: 3 ページ: 662-677
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.12.052
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 無細胞タンパク質合成システム (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水義宏、木賀大介
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 93 ページ: 603-606
• [雑誌論文] Integration of a Reconstituted Cell-free Protein-synthesis System on a Glass Microchip (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Y. and Shimizu, Y.
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 31 号: 2 ページ: 67-71
  • DOI: 10.2116/analsci.31.67
  • NAID: 130004827457
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biochemical aspects of bacterial strategies for handling the incomplete translation processes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, Y.
  • 雑誌名: Front. Microbiol. 巻: 5 ページ: 170-170
  • DOI: 10.3389/fmicb.2014.00170
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Whole-brain imaging with single-cell resolution using chemical cocktails and computational analysis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Etsuo A. Susaki, Kazuki Tainaka, Dimitri Perrin, Fumiaki Kishino, Takehiro Tawara, Tomonobu M. Watanabe, Chihiro Yokoyama, Hirotaka Onoe, Megumi Eguchi, Shun Yamaguchi, Takaya Abe, Hiroshi Kiyonari, Yoshihiro Shimizu, Atsushi Miyawaki, Hideo Yokota, Hiroki R. Ueda
  • 雑誌名: Cell 巻: 157 号: 3 ページ: 726-739
  • DOI: 10.1016/j.cell.2014.03.042
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生命の部分再構成としてのPURE system (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水義宏
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 65 ページ: 498-499
• [学会発表] 新規タンパク質定量法「MS-QBiC」による 体内時刻の測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水義宏
  • 学会等名: 神戸ポートアイランド創薬フォーラム
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 招待講演
• [学会発表] 新規タンパク質定量法「MS-QBiC」による 体内時刻の測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水義宏
  • 学会等名: メディカルジャパン2017大阪
  • 発表場所: インテックス大阪
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代シーケンサーを用いたmRNA 配列とリボソームの相互作用解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水義宏
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会9.0
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2016-11-21
• [学会発表] 次世代シーケンサーを用いたmRNA 配列とリボソームの相互作用解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水義宏
  • 学会等名: 第11回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 岩手雫石 ゆこたんの森
  • 年月日: 2016-10-06
• [学会発表] Body time detection by a novel protein quantification method using mass spectrometry and cell-free protein synthesis system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimizu Y, Narumi R, Ueda HR
  • 学会等名: QBiC Symposium 2016
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター
  • 年月日: 2016-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] タンパク質合成の再構成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水義宏
  • 学会等名: 日本進化学会第18回大会ワークショップ
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] 再構成型無細胞タンパク質合成システムを利用した新規タンパク質定量法「MS-QBiC」による体内時刻の測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水義宏, 鳴海良平, 上田泰己
  • 学会等名: 第68回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場
• [学会発表] 次世代シーケンサーを用いたmRNA配列とリボソームの相互作用解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水義宏
  • 学会等名: 第10回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 理化学研究所横浜キャンパス
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] 全成分タンパク質合成反応モデルの構築とこれを用いた反応ダイナミクス解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松浦友亮、清水義宏、細田一史、谷村直樹、四方哲也
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] Systems biological approaches for the E. coli translation system (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Shimizu
  • 学会等名: Workshop in 13th European Conference on Artificial Life
  • 発表場所: York Univ, UK
  • 年月日: 2015-07-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] PURE systemによるペプチド合成を利用したマウス時計タンパク質の絶対定量 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鳴海良平, 清水義宏, 上田泰己
  • 学会等名: 第9回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-10-09
• [学会発表] Reconstitution of a translation system from molecular parts. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Shimizu
  • 学会等名: Development and future of artificial cells: Computation, fluctuation, and evolution.
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2014-06-10
  • 招待講演