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分子コンビナートよる非天然化合物合成システムの創製

公募研究

研究領域生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学
研究課題/領域番号 17H05440
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
研究機関京都大学

研究代表者

中田 栄司  京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (70467827)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード分子コンビナート / アダプター / DNAナノ構造体 / 代謝反応 / 非天然化合物 / 物質変換システム / 非天然化合物合成
研究実績の概要

本研究では、微生物が有する天然化合物合成システムを模倣して、試験管内で非天然骨格を有する生理活性物質を合目的に合成するシステムを構築することを目的としている。本研究を開始するまでに我々が「分子コンビナート」として開発してきた複数種類の酵素をDNAナノ構造体上に配置した高効率な物質変換システムを応用し、様々な由来の酵素を組み合わせることでDNAナノ構造体上で人工代謝経路「分子コンビナート」を構築する。
前年度までに、複数種類の酵素を共有結合で安定に配置することができる直交性を有する「DNA結合性アダプター(共有結合型)」を開発し、3種類の酵素を実際に狙った位置に高収率で配置することに成功した。その際に得られた研究成果により、4種類以上の酵素を配置するために必須となるDNA結合アダプター(共有結合型)の機能拡張に有効な戦略を見出していた。そこで本年度は、実際にその戦略に基づいて同一の共有結合型部位を持つDNA結合性アダプター(共有結合型)を設計・調製し、機能評価をおこなった。その結果、従来の問題点(DNA配列選択的な配置場所の制御が困難であること)を解決したDNA塩基配列選択的なDNA結合性アダプター(共有結合型)の開発に成功した。この戦略と従来の方法論の組み合わせにより、4種類以上の酵素の配置が実現できるようになった。さらに、共有結合モジュールの反応性を制御することでも拡張することができることを見出し、その機能評価をおこなっており、これが実現できれば、倍の組み合わせ(8種類)のDNA結合性アダプター(共有結合型)を手にすることができる。また、酵素を1分子ずつ最大35分子配置できるDNAナノ構造体上にDNA結合アダプター(共有結合型)を効率よく配置できることを確認した。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 12件、 招待講演 16件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] DNA binding adaptors to assemble proteins of interest on DNA scaffold2019

    • 著者名/発表者名
      Nakata Eiji、Dinh Huyen、Nguyen Thang Minh、Morii Takashi
    • 雑誌名

      Methods Enzymol.

      巻: 617 ページ: 287-322

    • DOI

      10.1016/bs.mie.2018.12.014

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Covalent Bond Formation by Modular Adaptors to Locate Multiple Enzymes on a DNA Scaffold2019

    • 著者名/発表者名
      Nakata, E.; Nakano, S.; Rajendran, A.; Morii, T.
    • 雑誌名

      Kinetic Control in Synthesis and Self-Assembly

      巻: 0 ページ: 163-183

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] DNA Origami Scaffolds as Templates for Functional Tetrameric Kir3 K+ Channels2018

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa Tatsuki、Kiyonaka Shigeki、Nakata Eiji、Endo Masayuki、Koyama Shohei、Mori Emiko、Tran Nam Ha、Dinh Huyen、Suzuki Yuki、Hidaka Kumi、Kawata Masaaki、Sato Chikara、Sugiyama Hiroshi、Morii Takashi、Mori Yasuo
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed. Engl.

      巻: 57 号: 10 ページ: 2586-2591

    • DOI

      10.1002/anie.201709982

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design of Modular Protein-Tags for the Orthogonal Covalent Bond Formation at Specific DNA Sequences2017

    • 著者名/発表者名
      T.M. Nguyen, E. Nakata, M. Saimura, H. Dinh, T. Morii
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 139 号: 25 ページ: 8487-8496

    • DOI

      10.1021/jacs.7b01640

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nucleic acids-templated enzyme cascades2017

    • 著者名/発表者名
      A. Rajendran, E. Nakata, S. Nakano, T. Morii
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 18 号: 8 ページ: 696-716

    • DOI

      10.1002/cbic.201600703

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 効率的な多段階酵素反応を実現する分子コンビナート, バイオサイエンスとインダストリー2017

    • 著者名/発表者名
      中田 栄司, 森井 孝
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 76 ページ: 46-48

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] ナノレベル間隔で異なる酵素を並べる!─複雑な多段階反応を可能にする分子コンビナートへの挑戦─2017

    • 著者名/発表者名
      中田 栄司, 森井 孝
    • 雑誌名

      月刊 化学

      巻: 11 ページ: 23-28

    • NAID

      40021363518

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 酵素を“1分子ずつ”狙った場所に配置する―生物から学んだ分子コンビナートへの挑戦―2019

    • 著者名/発表者名
      中田栄司・森井 孝
    • 学会等名
      東京農業大学セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tuning the reactivity of crosslink formation for sequence-selective DNA-protein conjugation2019

    • 著者名/発表者名
      ZHANG, Zhengxiao; NAKATA, Eiji; THANG, Nguyen Minh; MORII, Takashi
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced enzymatic activity with a packed assembling of enzyme2019

    • 著者名/発表者名
      DINH, Huyen; NAKATA, Eiji; KINOSHITA, Masahiro; MORII, Takashi
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Reaction of enzyme cascades assembled in 3D DNA nanostructure2019

    • 著者名/発表者名
      LIN, Peng; DINH, Huyen; THANG, Minh Nguyen; NAKATA, Eiji; MORII, Takashi
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DNAオリガミを鋳型にしたリポソームの形成2019

    • 著者名/発表者名
      小西宏明・DINH Huyen・脇坂智彦・中田栄司・仲野瞬・森井 孝
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DNA Binding Adaptors to Locate Multiple Enzymes on DNA scaffold2018

    • 著者名/発表者名
      Eiji Nakata, Takashi Morii
    • 学会等名
      理研・CSRS融合研究セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNAナノ構造体上に複数種類の酵素を配置した分子コンビナート2018

    • 著者名/発表者名
      中田栄司・森井 孝
    • 学会等名
      東京大学薬学研究科天然物化学教室講演会#121
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Design of sequence specific modular adaptors by tuning the reactivity of protein-tag substrate2018

    • 著者名/発表者名
      張 正宵・中田 栄司・Thang Minh Nguyen・森井 孝
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DNAナノ構造体を鋳型にしたリポソーム形成2018

    • 著者名/発表者名
      小西 宏明・DINH Huyen・中田 栄司・仲野 瞬・森井 孝
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Construction of a 3D DNA nanostructure for assembling enzyme cascade reaction2018

    • 著者名/発表者名
      LIN Peng・Dinh Huyen・ Thang Minh Nguyen・Nakata Eiji・Morii Takashi
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DNA Binding Adaptors to Locate Multiple Enzymes on DNA scaffold2018

    • 著者名/発表者名
      Eiji Nakata, Takashi Morii
    • 学会等名
      ACeND 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] DNA Binding Adaptors for Locating Multiple Enzymes on DNA scaffold2018

    • 著者名/発表者名
      Eiji Nakata, Thang Minh Nguyen, Zhengxiao Zhang, Huyen Dinh, Peng Lin, Masayuki Saimura, Takashi Morii
    • 学会等名
      ISNAC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assembling cascade enzymes on a 3D DNA nanostructure2018

    • 著者名/発表者名
      Peng LIN, Huyen Dinh, Nguyen Minh Thang, Eiji Nakata, Takashi Morii
    • 学会等名
      ISNAC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanoliposome enclosing proteins on DNA scaffold2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Konishi, Huyen Dinh, Tomohiko Wakisaka, Eiji Nakata, Shun Nakano, Takashi Morii
    • 学会等名
      ISNAC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of sequence specific modular adaptors by tuning the reactivity of protein-tag substrates2018

    • 著者名/発表者名
      Zhengxiao Zhang, Eiji Nakata, Thang Minh Nguyen, Takashi Morii
    • 学会等名
      ISNAC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DNA Binding Adaptors to Locate Multiple Enzymes on DNA scaffold2018

    • 著者名/発表者名
      Eiji Nakata, Takashi Morii
    • 学会等名
      ISNM2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 非天然化合物合成を目指した分子コンビナートの創製2017

    • 著者名/発表者名
      中田 栄司, 森井 孝
    • 学会等名
      生物機能化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酵素を“1分子ずつ”狙った場所に配置したDNAナノリアクターの創製2017

    • 著者名/発表者名
      中田 栄司, 森井 孝
    • 学会等名
      日本物理学会 領域12シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA Binding Adaptors to Locate Multiple Enzymes on DNA Scaffold2017

    • 著者名/発表者名
      E. Nakata, T. Morii
    • 学会等名
      ISBC2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] DNAナノ構造体上に複数種類の酵素を配置した分子コンビナート2017

    • 著者名/発表者名
      中田 栄司, 森井 孝
    • 学会等名
      第6回植物二次代謝フロンティア研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNAナノ構造体上に酵素を配置した分子コンビナート2017

    • 著者名/発表者名
      中田 栄司, 森井 孝
    • 学会等名
      「統合物質創製化学研究推進機構」国内シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物から学んだ分子コンビナートへの挑戦2017

    • 著者名/発表者名
      中田 栄司
    • 学会等名
      京都大学宇治キャンパス公開 特別講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA Binding Adaptors to Locate Multiple Enzymes on DNA scaffold2017

    • 著者名/発表者名
      E. Nakata, T. Morii
    • 学会等名
      Nano-S&T-2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 酵素を“1分子ずつ”狙った場所に配置するー試験管内での高効率な多段階反応システムへの挑戦ー2017

    • 著者名/発表者名
      中田 栄司,森井 孝
    • 学会等名
      2nd NNBS
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子コンビナートよる非天然化合物合成システムの創製2017

    • 著者名/発表者名
      中田 栄司,森井 孝
    • 学会等名
      新学術領域「生合成リデザイン」第2回公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高効率な多段階酵素反応を実現するDNAナノリアクターの創製酵素を “1分子ずつ” 狙った場所に配置する2017

    • 著者名/発表者名
      中田栄司,森井孝
    • 学会等名
      生体機能関連化学部会若手の会 第29回サマースクール
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA Binding Adaptors to Locate Multiple Enzymes on DNA scaffold2017

    • 著者名/発表者名
      E. Nakata, T. Morii
    • 学会等名
      ISPAC_2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 直交性を有するモジュール型アダプターによる複数の酵素を配置した分子スイッチボード2017

    • 著者名/発表者名
      中田栄司,Nguyen Minh Thang,才村正幸,Dinh Huyen,森井孝
    • 学会等名
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Activity of the assembled enzyme on DNA scaffold2017

    • 著者名/発表者名
      H. Dinh, E. Nakata, T. Morii
    • 学会等名
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Orthogonal Modular Adaptors to Locate Three Enzymes for Cascade Reaction on DNA Scaffold2017

    • 著者名/発表者名
      T. M. Nguyen, E. Nakata, M. Saimura, H. Dinh, T. Morii
    • 学会等名
      第44回国際核酸化学シンポジウム/日本核酸化学会第1会年会The 44th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry /The 1st Annual Meeting of Japan Society of Nucleic Acids Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reaction of enzymes in the ordered assembly states on DNA nanostructures2017

    • 著者名/発表者名
      H. Dinh, E. Nakata, T. Morii
    • 学会等名
      第44回国際核酸化学シンポジウム/日本核酸化学会第1会年会The 44th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry /The 1st Annual Meeting of Japan Society of Nucleic Acids Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assembly of multiple enzymes on a DNA scaffold2017

    • 著者名/発表者名
      T.M. Nguyen, E. Nakata, M. Saimura, H. Dinh, T. Morii
    • 学会等名
      ISBC2017 The Second International Symposium on Biofunctional Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficiency of The Enzyme Cascade Reaction on a DNA Scaffold2017

    • 著者名/発表者名
      LIN, Peng; NGUYEN, Thang; DINH, Huyen; NAKATA, Eiji; MORII, Takashi
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Reaction of Carbonic Anhydrase assembled on DNA scaffold2017

    • 著者名/発表者名
      DINH, Huyen; NAKATA, Eiji; KINOSHITA, Masahiro; MORII, Takashi
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sequence Specific Modular Adaptors for Orthogonal Location of Multiple Enzymes on a DNA scaffold2017

    • 著者名/発表者名
      NGUYEN, Thang; NAKATA, Eiji; SAIMURA, Masayuki; MORII, Takashi
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] DNAナノ構造体を鋳型にしたナノリポソーム2017

    • 著者名/発表者名
      小西 宏明・DINH Huyen・中田 栄司・仲野 瞬・森井 孝
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多数のタンパク質を配置したDNAナノ構造体の構築2017

    • 著者名/発表者名
      中田 栄司・DINH Huyen・才村 正幸・森井 孝
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 酵素を“1分子ずつ”狙った場所に配置する-多段階反応を効率的に進行させる分子コンビナートをつくる

    • URL

      https://academist-cf.com/journal/?p=5281

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/material/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] ニュースリリース「酵素を1分子ずつナノメートルの精度で狙い通りに並べる技術を開発」

    • URL

      http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/new-iae/NewsRelease/JP/2017/06/01-162221.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 研究成果「酵素を1分子ずつナノメートルの精度で狙い通りに並べる 」

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2017/170518_2.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 宇治市教育委員会と京都大学宇治キャンパスとの連携による理科教室

    • URL

      http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/new-iae/NewsRelease/JP/2018/01/30-132250.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-01-27  

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