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冥王代プレ生命システムの実験室内再現

公募研究

研究領域冥王代生命学の創成
研究課題/領域番号 15H01057
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

上田 卓也  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (80184927)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2015年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード膜タンパク質 / Ribosome Display / PURE system / 細胞分裂 / 生命の起源 / 蛋白質 / 脂質 / 進化 / 原始タンパク質 / リボソームディスプレー
研究実績の概要

人工の脂質膜であるNanodiscを用いたRibosome Displayの確立に取り組んだ。ribosomeから提示されたペプチド鎖が、脂質との親和性によって選抜されることを示すために、7回膜貫通型タンパク質bacteriorhodopsin(bR)と、FtsZ interacting protein A(ZipA)の一回膜貫通ドメインを膜タンパク質のモデル分子として使用した。可溶性のタンパク質(DHFR)と、各モデル分子を系中に共存させたときに、サイクル数の増加に伴ってモデル分子の遺伝子が濃縮されることが示された。このことにより膜タンパク質のibosome Displayによる選抜が可能であり、また脂質としてNanodiscを用いることが有効であることが示されたため、この手法を用いて、ランダムな10アミノ酸のペプチドをコードするDNAライブラリーを構築した後、PURE systemで翻訳し、Nanodiscとの親和性を有する翻訳複合体の選抜を行った。1サイクル後のmRNAの配列解析の結果、コドンの出現確率に対するアミノ酸の出現頻度において、イソロイシンの相対頻度が顕著に上昇し、グリシンの相対頻度が顕著に減少した。このサイクルを繰り返すことによって、原始膜タンパク質の配列に迫ることができるものと期待できる。
大腸菌の細胞分裂の根幹を担う3つのタンパク質を、人工膜小胞中でPURE systemを用いてde novoに合成することに成功した。FtsZは、脂質膜にアンカリングされたZipAと結合、重合し、脂質膜の変形を惹起した。このリポソームは分裂する人工細胞の開発につながるものと期待できる。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 無細胞タンパク質合成系の高度化と合成生物学への展開2017

    • 著者名/発表者名
      金森崇,杉本(永池)崇,車兪澈,網藏和晃,上田卓也
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 89 号: 2 ページ: 211-220

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2017.890211

    • NAID

      40021203278

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2017-04-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The PURE system for the cell-free synthesis of membrane proteins2015

    • 著者名/発表者名
      Kuruma Y, Ueda T.
    • 雑誌名

      Nat Protoc

      巻: 10 号: 9 ページ: 1328-1344

    • DOI

      10.1038/nprot.2015.082

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] The PURE system for artificial cells2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ueda
    • 学会等名
      2017 MRS Spring Meeting
    • 発表場所
      Phoenix, Arizona, USA
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 人工細胞の構築に向けて:創発と依存2015

    • 著者名/発表者名
      上田卓也
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド、神戸
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] どのようにして細胞を創るのか2015

    • 著者名/発表者名
      上田卓也
    • 学会等名
      細胞を創る研究会8.0
    • 発表場所
      大阪大学、大阪
    • 年月日
      2015-11-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生化学は無細胞ではじまり、無細胞で終わる2015

    • 著者名/発表者名
      上田卓也
    • 学会等名
      第10回無細胞生命科学研究会
    • 発表場所
      理研横浜キャンパスホール、横浜
    • 年月日
      2015-10-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The Pure System for Artificial Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ueda
    • 学会等名
      Satellite Meeting "Genetic code and translation: from single molecule to systems biology view"
    • 発表場所
      Doresden, Germany
    • 年月日
      2015-07-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The PURE System as a platform technology for Synthetic Biology2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ueda
    • 学会等名
      Gordon Research Center on Synthetic Biology 2015
    • 発表場所
      Sunday River, Newly, Maine, USA
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The PURE System for Synthetic Biology2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ueda
    • 学会等名
      1st World Congress on Laboratory Medicine of Chinese Research Hospital Association
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2015-04-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/molbio/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 東京大学上田研究室

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/molbio/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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