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人工細胞内の代謝を制御する膜輸送系の構築

公募研究

研究領域動的・多要素な生体分子ネットワークを理解するための合成生物学の基盤構築
研究課題/領域番号 24119511
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 複合領域
研究機関愛媛大学

研究代表者

野澤 彰  愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 講師 (30432800)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2013年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2012年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード人工細胞 / リポソーム / ミトコンドリアキャリア / 無細胞タンパク質合成系
研究概要

本課題では、我々が開発してきた膜蛋白質合成技術を利用し、人工的に調製したリポソーム内部に構築した代謝経路に外部からエネルギー分子を輸送することでその代謝経路を駆動・制御するシステムの構築を試みた。具体的にはATP/AMP交換輸送活性を持つ出芽酵母の輸送体タンパク質Ant1pを用い、リポソームに内封したルシフェラーゼへATPを供給するシステムの構築を行った。まず、Ant1pがATPとAMPとの交換輸送活性を有することを確認した。次に、無細胞系でルシフェラーゼを合成し、ルシフェリン酸化活性を有することを確認した。次に、Ant1pを膜上に配置したリポソームに凍結融解と超音波処理によりAMP、ルシフェリン、Mg2+およびルシフェラーゼを内封した。このリポソームの外部にATPを添加すると、ルシフェラーゼのルシフェリン酸化反応による発光が検出された。このとき、Ant1pを持たないリポソームや、Ant1pを配置したリポソームにおいてもAnt1pの阻害剤であるPLPとMersalylを添加した場合は、外部からATPを加えてもルシフェラーゼによる発光は検出されなかった。また、ATPの添加により発光が観察されたAnt1pプロテオポソームにPLPとMersalylを添加すると速やかに発光の消失が観察された。以上の結果より、リポソーム膜上に輸送体蛋白質を配置することにより、リポソーム内部の酵素蛋白質の活性を外部から制御することに成功した。
本研究では、膜輸送体タンパク質Ant1pを無細胞系により機能を保持した状態で合成できることを確認した。また、このAnt1pを利用しリポソーム内の酵素活性制御系の構築に成功した。本研究成果は、将来的に人工細胞の作成につながる合成生物学の要素技術として期待される。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Incorporation of adenine nucleotide transporter, Ant1p, into proteoliposomes facilitates ATP translocation and activation of encapsulated luciferase2014

    • 著者名/発表者名
      Akira Nozawa, Yuzuru Tozawa
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: in press 号: 2 ページ: 130-133

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2014.02.001

    • NAID

      110009840774

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modifications of wheat germ cell-free system for functional proteomics of plant membrane proteins.2014

    • 著者名/発表者名
      Akira Nozawa and Yuzuru Tozawa
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 1072 ページ: 259-272

    • DOI

      10.1007/978-1-62703-631-3_19

    • ISBN
      9781627036306, 9781627036313
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] 膜輸送体タンパク質の完全インビトロ機能解析系2014

    • 著者名/発表者名
      野澤彰、戸澤譲
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: in press

    • NAID

      40020102360

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of the plastidic phosphate translocators in the inducible crassulacean acid metabolism plant Mesembryanthemum crystallinum.2013

    • 著者名/発表者名
      Shin Kore-eda, Akira Nozawa, Yusuke Okada, Kazuki Takashi, Muhammad Abul Kalam Azad, Jun-ichi Ohnishi, Yoshitaka Nishiyama, and Yuzuru Tozawa
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology and Biochemistry

      巻: in press

    • NAID

      10031190461

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modification of wheat germ cell-free system for functional proteomics of plant membrane proteins.2013

    • 著者名/発表者名
      Akira Nozawa and Yuzuru Tozawa
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 酵母ミトコンドリアキャリア蛋白質の無細胞合成および膜輸送活性の再構成2013

    • 著者名/発表者名
      岡田 有右、野澤 彰、藤本 竜治、戸澤 譲
    • 学会等名
      平成25年度 日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2013-03-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] コムギ無細胞系を利用した膜輸送体蛋白質の機能解析系の構築2013

    • 著者名/発表者名
      野澤 彰、戸澤 譲
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2013-03-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 酵母ミトコンドリアキャリアータンパク質の機能解析2012

    • 著者名/発表者名
      岡田 有右、野澤 彰、戸澤 譲
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部第34回講演会
    • 発表場所
      山口大学
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Adenine nucleotide transporter ANT1を膜上に配置したプロテオリポソームにおける内封ルシフェラーゼ活性の外部からの制御

    • 著者名/発表者名
      野澤彰、戸澤譲
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      川崎
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 脂質組成と再構成ミトコンドリアキャリア蛋白質の膜輸送活性との関係

    • 著者名/発表者名
      野澤彰、戸澤譲
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部第36回講演会
    • 発表場所
      松江
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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