液滴マイクロ流体システムを用いた膜内進化実験によるRNAの酵素能力の追求

• 研究課題/領域番号: 26891009
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 進化生物学
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 松村 茂祥 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 助教 (40619855)
• 研究協力者: Griffiths Andrew D. ESPCI ParisTech, 教授
• 研究期間 (年度): 2014-08-29 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 人工進化 / RNA酵素 / マイクロ流体システム / エマルジョン / 進化生物学 / 進化分子工学 / RNA / リボザイム / 人工細胞

研究成果の概要

本研究では、マイクロ流路による液滴操作技術を用いて、リボザイムの「膜内進化システム」を構築し、RNAの触媒機能の限界を追求することを目的とした。本システムは、「RNAの膜内発現系」と、液滴を解析・分取する「マイクロ流体デバイス」から成る。前者については、これまでに開発されたRNAの発現系を基に、反応系成分の濃度等の最適化を行い、確立した。後者については、研究協力者の協力の下、液滴の多色蛍光検出、分取が可能な、独自の装置の構築を行った。現在、上記システムを用いて、リボザイムの膜内進化実験を行っている。本研究で開発したマイクロ流体デバイスは、汎用性の高いRNA実験進化システムの基盤となる。

研究成果

• [国際共同研究] ESPCI ParisTech(フランス)
• [雑誌論文] Optimization of RNA-based c-di-GMP fluorescent sensors through tuning their structural modules. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inuzuka, S., Matsumura, S., Ikawa, Y.
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 183-187
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2016.01.011
  • NAID: 40020927619
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of an RNA receptor motif that recognizes a GCGA tetraloop. (2016)
  • 著者名/発表者名: Furukawa, A., Maejima, T., Matsumura, S., Ikawa, Y.
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 印刷中 号: 7 ページ: 1386-1389
  • DOI: 10.1080/09168451.2016.1156483
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mutational analysis of structural elements in a class-I cyclic di-GMP riboswitch to elucidate its regulatory mechanism. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inuzuka, S., Nishimura, K., Kakizawa, H., Fujita, Y., Furuta, H., Matsumura, S., Ikawa, Y.
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 153-162
  • DOI: 10.1093/jb/mvw026
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tecto-GIRz: engineered group I ribozymes the catalytic ability of which can be controlled by self-dimerization. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T., Matsumura, S., Furuta, H., Ikawa, Y.
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 印刷中 号: 15 ページ: 1448-1455
  • DOI: 10.1002/cbic.201600190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Artificial ligase ribozymes isolated by a “design and selection” strategy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, S., Ikawa, Y.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1316 ページ: 113-125
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-2730-2_10
  • ISBN: 9781493927296, 9781493927302
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Modulation of group I ribozyme activity by cationic porphyrins (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Matsumura, T. Ito, T. Tanaka, H. Furuta, Y. Ikawa
  • 雑誌名: Biology (Basel) 巻: 4 号: 2 ページ: 251-263
  • DOI: 10.3390/biology4020251
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Addressing origins and evolution of life by microfluidics (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, S.
  • 学会等名: International Symposium on Frontier Biology and Chemistry 2016
  • 発表場所: 富山大学 五福キャンパス（富山県富山市）
  • 年月日: 2016-03-07
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental RNA evolution in droplets: How cellularity contributes the early RNA world evolution (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, S., Coldren, F., Kun, A., Nghe, P., Jossinet, F., Szathmary, E., Griffiths, A., Ryckelynck, M.
  • 学会等名: Pacifichem 2015, The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center（Honolulu, Hawaii, USA）
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞がもたらす生命の創発：遺伝情報の維持と多様化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松村 茂祥
  • 学会等名: BMB2015, 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞構造と群淘汰がもたらす遺伝情報の進化的安定性と多様性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松村 茂祥, Coldren, F. M., Kun, A., Nghe, P., Jossinet, F., Szathmary, E., Griffiths, A. D., Ryckelynck, M.
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] Evolutionary stability and diversity of genetic information established by cellularity and cell-based selection (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, S., Coldren, F., Kun, A., Nghe, P., Jossinet, F., Szathmary, E., Griffiths, A., Ryckelynck, M.
  • 学会等名: ISNAC 2014, The 41st International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] Empirical investigation of importance of cellularity in the RNA world evolution using droplet-based microfluidics (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, S., Coldren, F., Kun, A., Nghe, P., Jossinet, F., Szathmary, E., Griffiths, A., Ryckelynck, M.
  • 学会等名: DNA20, The 20th International Conference on DNA Computing and Molecular Programming
  • 発表場所: 京都大学医学部芝蘭会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2014-09-25
• [備考] 富山大学 大学院 理工学研究部 テニュアトラック若手育成部門
  • URL: http://www3.u-toyama.ac.jp/ritenure/
• [備考] 富山大学大学院理工学研究部 テニュアトラック若手育成部門
  • URL: http://www3.u-toyama.ac.jp/ritenure/