| 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 |
23119005
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
木賀 大介 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (30376587)
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| 研究分担者 |
井上 丹 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40114855)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 合成生物学 / 進化分子工学 / タンパク質 / RNA / nanobio technology / 信号伝達制御 |
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| 研究実績の概要 |
プロモーターによる制御の相互作用によりプログラミングされたネットワークの内部状態より細胞増殖速度が変化するため、このネットワークを持つ細胞の挙動をモデル化する際にはこの変化を組み込む必要があることが明らかになった。特に、遺伝子発現が振動する人工遺伝子回路については、この効果が大きくなると予想されるため、顕微鏡による遺伝子発現の経時観察を行った。
進化分子工学に必要とされる遺伝暗号の改変について、アミノ酸の種類をさらに限定した暗号表を作成することに成功した（ACS Synth. Biol.電子版に掲載。研究協力者：網蔵和晃）。さらに、限定することの意義についての総説を発表した（RSC Advances誌に掲載。研究協力者：網蔵和晃）。進化工学で得られたタンパク質群の配列と活性の比較を行い、変異の蓄積に関する意義を検討した（研究協力者：一柳光弘）。
RNPを用いた信号伝達制御について、ヒト細胞表面に露出する特定の細胞表面レセフターへのRNPの特異的な結合法の開発に成功した。さらに、レセプターを形成するパーツであるタンパク質ユニット（これらの集合によりレセプターとして働く）に三角形RNPを結合させ同ユニット間の距離を調節し、信号伝達のON/OFFを制御して、アポトーシスの誘導及びその阻害を三角形のサイズ変化に応じて定量的に行うことに成功した（Scientific Reports誌、掲載）。また、同様のツールとなる新しいRNPナノ構造体の設計および構築を行い、rRNA-L1モチーフを用いた「四角形状RNP」の構築に成功した(ACSnano,accepted)。これらは、より高次の機能をもつRNPを創製するための基盤となる。加えて、三角形RNP精製法の確立(PLOS ONE誌、掲載)、他に単量体では不活性で二量体や多量体を形成した時に活性化されるようなアプタマーの作成を試みた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
全体として研究は順調に進展している。
プロモーターによる制御の相互作用によりプログラミングされたネットワークが細胞増殖に与える影響の測定が進んでいる。
細胞表面レセプターからの信号伝達の制御法開発と，それに関連する基礎研究は順調に進展している。また、RNPの精製法を確立した。しかし、細胞内マーカータンパク質に特異的に結合するアプタマーなどによる翻訳制御の試みにおいてアプタマーを開発し、それらに対応するRNA結合蛋白質を用いる当初の計画は成功していないため新しいシステムの構築を模索している。
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| 今後の研究の推進方策 |
人工遺伝子回路研究で使用される、種々のパラメーターセットを持ったプロモーターを構築する。また、プロモーターによる制御の相互作用によりプログラミングされたネットワークが細胞増殖に与える影響を詳細に評価する。RNAを用いた細胞の制御として、より高機能なRNPを作成する。１）蛋白質を足場上に提示した機能性複合体では、その配向性が、複合体の機能に影響するためこの制御法を、また、２）機能性三角形型RNPの３つの頂点にそれぞれ異なる蛋白質を装着する方法を開発する。また、回路の構築パーツとして遺伝子編集機能をもつRNA酵素に着目し、一対のRNA酵素が協調的に作動する細胞内RNAデバイスの基幹ユニットを構築する。
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| 備考 |
シンポジウム等オーガナイズ
（１）木賀大介 野地博行。シンポジウム 構成アプローチの進展によって見えてきた細胞合成。第51回日本生物物理学会年会 2013/10/23
（２）山岸明彦 木賀大介。ワークショップ 生命の定義あるいは定式化。第36回日本分子生物学会年会 2013/12/5
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