| 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 |
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| 研究課題/領域番号 |
26119717
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
矢田 哲士 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (10322728)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2015年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2014年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | バイオインフォマティクス / 合成生物学 / 遺伝子発現調節 / 配列設計 / プロモーターの配列設計 / 遺伝子の転写調節 / ヒトゲノム / バイオインフォマティクス解析 / 次世代シークエンサー解析 |
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| 研究実績の概要 |
人工の遺伝子回路の素子は互いに干渉することが多く、そうした複雑さが細胞をプログラムするために使える素子の数を制限し、遺伝子回路の大規模化とプログラムの多様化の大きな障壁になっている。これらの障壁を打ち破るためには、プロモーターの転写活性(培養細胞における転写強度)を巧みに設計することが求められる。しかし、プロモーターの塩基配列と転写活性の関係には未知の部分が多く、これまでは、極めて限られた知識によってプロモーターの転写活性が設計されてきた。ここでは、発見的で限定的な知識ではなく、体系的で網羅的な知識に基づいたプロモーターの転写活性の設計を実現し、人工遺伝子回路の大規模化と細胞プログラムの多様化への道を開く。なお、ここでは、人工遺伝子回路の医学分野への応用を考え、ヒトをモデル生物とし、培養細胞としてHEK293を用いた。
具体的には、まず、野生型プロモーターについて、数万種類の変異型を用意し、それらの転写強度と塩基配列を体系的に測定する実験系を確立した。また、この実験系による測定データに基づいて、野生型プロモーターとその変異型プロモーターの転写強度を1塩基レベルの解像度で推定する回帰モデルを導出するアルゴリズムを開発した。そして、この回帰モデルに基づいて野生型プロモーターの塩基配列を改変し、改変プロモーター配列の合成と転写活性の測定を通してプロモーターの転写活性の設計技術を評価した。まず、GC-richでTATA-containingなEEF1A1プロモーターについて、変異型プロモーターの転写強度と塩基配列のデータを体系的に測定し、それらのデータに基づいてEEF1A1の野生型プロモーターと変異型プロモーターの転写強度を1塩基レベルの解像度で推定する回帰モデルを導出した。この回帰モデルを用いてEEF1A1の野生型プロモーターの塩基配列を改変したところ、転写強度の設計値と実測値の回帰直線y=0.96x-0.09(ほぼy=x)が観察された。
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| 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。
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| 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。
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