| 研究領域 | 生物を陵駕する無細胞分子システムのボトムアップ構築学 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05425
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
蓑島 維文 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20600844)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2023年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
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| キーワード | 光スイッチングリガンド / 転写制御 / フォトクロミック分子 / 合成生物学 / 光応答性色素 / 多剤結合転写因子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では生体分子、低分子化合物、光を用いて可逆的に遺伝子発現を制御できる手法の構築に取り組む。天然の細胞が持たない、光の波長に応じた高い効率の遺伝子発現の活性化、不活性化の制御をシンプルな系で実現することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
細胞内における遺伝子発現は転写調節因子によって発現量が巧妙に調節されており、細胞機能を維持するための基盤となるシステムといえる。そのため、外部刺激を利用した転写量の自在な制御法を再構築できれば、無細胞も含めたさまざまな遺伝子発現系を任意に動かすことが可能となる。光は範囲、時間、量を選択して照射することができるため、時空間的な操作が可能な外部刺激源として生命活動の制御に利用されている。そこで、本研究では、光応答性のリガンドを利用した遺伝子発現の光制御システムの開発を行うことを目的とした。
近年超解像イメージング等へ応用されているphotoactivatableな蛍光色素に着目し、細菌由来の薬剤排出に関わる転写因子の機能と組み合わせることで光応答性の遺伝子発現制御システムの構築に取り組んだ。この転写因子は通常は対応するDNA配列に結合することで薬剤排出に関連する遺伝子を制御するリプレッサーとしてはたらいている。ここにリガンドが結合すると、DNAから解離し、下流の遺伝子発現が活性化される。芳香環を有するカチオン性の化合物がリガンドとしてはたらくことが知られており、光照射によってカチオン性を示す色素をリガンドとして利用できるのではないかと考えた。
上記のデザインに基づき、光応答性リガンドとなるphotoactivatableな色素を合成した。光照射を行ったところ速やかに変換が起こり、発色団の形成に伴い蛍光の大幅な増大が確認された。光照射前後における転写因子タンパク質との結合を評価したところ、光照射後の化合物は強く結合することが確認された、続いて無細胞転写系による遺伝子発現量を評価したところ、光照射後ではmRNA量の増加が見られ、本遺伝子発現制御システムの光駆動化に成功した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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