| 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 |
26119713
|
|---|
| 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 | 山口大学 |
|---|
研究代表者 |
松野 浩嗣 山口大学, 理工学研究科, 教授 (10181744)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2016-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2015年度)
|
| 配分額 *注記 |
6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
|
|---|
| キーワード | 合成生物学 / 人工遺伝子回路 / 論理モデル / 動的モデル / 相平面解析 |
|---|
| 研究実績の概要 |
動的・多要素な人工遺伝子回路を設計するため、ブーリアン・ネットワーク(BN)による論理表現で「多要素」な構造を確定した後に、これを微分方程式(ODE)系で表し、相平面解析などの「動的」解析によりパラメータを決定する手法を開発することが目的であるが、そのためには、遺伝子回路のBNの挙動と、そのODE表現の挙動が一致している必要がある。
本研究では、まずGardnerらの2変数遺伝子トグルスイッチについて、そのBNモデルの状態推移挙動とODEモデルによる相平面上の軌跡挙動の一致を表現するため、必要な数学的定式化を行い、相平面上の不安定定常状態を基点にして2変数それぞれの閾値をとることにより、それらの挙動の対応付けができることを示した。次に、この2変数での定式化を基に3変数拡張を行い、3変数遺伝子トグルスイッチモデルのBNモデルとODEモデルを構成し、3変数の場合も、2変数の場合の挙動と同様な挙動の対応関係となることを示した。2変数BNモデルは2つのNOT回路による相互抑制で表現され、3変数BNモデルは3つのNOR回路の三つ巴の抑制で表現される。3変数遺伝子振動回路についても、BNモデルとODEモデルの挙動の対応関係を示したが、これは3つのNOT回路の三つ巴抑制で表現できる。
大腸菌内に実際の3変数遺伝子トグルスイッチをつくるため、低コピープラスミドの設計をおこなった。ベクター上には3つのセグメントがあり、各セグメントはプロモータ、2つの異なるオペレータ、リプレッサー遺伝子、及びリポーター遺伝子により構成されており、オペレータのどちらか一方がONのときにリプレッサー遺伝子とリポーター遺伝子が発現する。このセグメントの動作は、NOR回路に対応する。NORの組合せにより任意の論理関数を構成できることはよく知られているので、このセグメントの組合せで様々な動作をする遺伝子回路を実現できる可能性がある。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
