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2015 年度 実施状況報告書

イネ種子プロテインボディを医療用タンパク質の消化管へのデリバリーに利用する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K14923
研究機関京都府立大学

研究代表者

増村 威宏  京都府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (50254321)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード医療用タンパク質 / イネ種子 / 胚乳 / プロテインボディ / プロラミン / ドラッグデリバリー / 形質転換イネ / 植物
研究実績の概要

本研究は、イネ種子に存在するプロテインボディをヒトや家畜の消化管へのドラッグデリバリー用のマイクロ容器として利用を目指す挑戦的な研究である。申請者はイネ種子中に存在するプロテインボディ-I(PB-I)に内在性プロラミンが蓄積する仕組みを詳細に解析してきた。本研究はその仕組みに新しい技術を追加し、医療用タンパク質をPBの特定領域へ局在化し、ヒトや家畜の消化管へドラッグデリバリーすることで、少量で効果の高い薬品用マイクロ容器を創出する事を目的とする研究である。
具体的な研究項目は以下の通りである。(1)PB-I輸送に必要なプロラミン配列(プロラミンコード領域)の最小領域を明らかにする。(2)目的タンパク質を消化管内で切り離すリンカー配列を探索する。(3)イネ培養細胞(カルス)中で、有用タンパク質を高蓄積する人工PBを生成する。
本年度は(1)について研究を進めた。医療用タンパク質のモデルとしGFPを用い、アミノ酸配列の相同性が高いが、PB-I内部におけるプロラミンの局在性が異なる13-a prolaminと13-b prolaminのコード配列を用いて、GFP融合タンパク質を発現する組換えイネを作出し、種子胚乳内のPB-I中に局在するプロラミンミニマム配列を調査した。その結果、13-a prolaminと13-b prolamin共に開始メチオニンからおよそ80アミノ酸配列までがPB-Iへの局在性に関与することが明らかになった。

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

1)PB-I輸送に必要なプロラミン配列(プロラミンコード領域)の最小領域を明らかにする
本年度は1)について研究を進めた。アミノ酸配列の相同性が高いが、PB-I内部におけるプロラミンの局在性が異なる13-a prolaminと13-b prolaminのコード配列を用いて、GFP融合タンパク質を発現する組換えイネを作出し、種子胚乳内のPB-I中に局在するプロラミンミニマム配列を調査したところ、PB-Iへの局在性に関与するアミノ酸配列が明らかになった。

今後の研究の推進方策

研究項目(1)~(3)について以下の様に研究を進める。
(1)PB-I輸送に必要なプロラミン配列(プロラミンコード領域)の最小領域を明らかにする。本研究により、最小領域が明らかになったので、実験データを追加し、論文投稿へ進める予定である。
(2)目的タンパク質を消化管内で切り離すリンカー配列を探索する。上記で明らかになった最小配列とGFPとの間に入るリンカー配列について検討を進める。
(3)イネ培養細胞(カルス)中で、有用タンパク質を高蓄積する人工PBを生成する。最小配列とモデルタンパク質の融合タンパク質を発現する形質転換カルスを作出する予定。
次年度の研究費については、交付申請書に記載した計画に従って使用する予定である。

次年度使用額が生じた理由

ほぼ計画通りに当該助成金を使用したが、年度末の購入品が間に合わず残額が生じた。

次年度使用額の使用計画

翌年度の研究計画に従い、当該助成金と合わせて、翌年度の助成金を使用する予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Control of foreign polypeptide localization in specific layers of protein body type I in rice seed,2016

    • 著者名/発表者名
      Ai Sasou, Takanari Shigemitsu, Yuhi Saito, Manami Tanaka, Shigeto Morita and Takehiro Masumura
    • 雑誌名

      Plant Cell Report

      巻: 35 ページ: 1287-1295

    • DOI

      10.1007/s00299-016-1960-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Identification of the region of rice 13 kDa prolamin essential for the formation of ER-derived protein bodies using a heterologous expression system.2015

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Masumura, Takanari Shigemitsu, Shigeto Morita and Shigeru Satoh
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 79 ページ: 566-573

    • DOI

      org/10.1080/09168451.2014.991684

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein and gene expression characteristics of a rice phosphoenolpyruvate carboxylase Osppc3; its unique role for seed cell maturation.2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto, Ai Sasou, Yuhi Saito, Toshio Sugimoto, Takehiro Masumura
    • 雑誌名

      Journal of Cereal Science

      巻: 64 ページ: 100-108

    • DOI

      org/10.1016/j.jcs.2015.04.008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Laser microdissection-based gene expression analysis in the aleurone layer and starchy endosperm of developing rice caryopses in the early storage phase.2015

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Ishimaru, Masashi Ida, Sakiko Hirose, Satoshi Shimamura, Takehiro Masumura, Naoko K Nishizawa, Mikio Nakazono and Motohiko Kondo
    • 雑誌名

      Rice

      巻: 8 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1186/s12284-015-0057-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 米タンパク質の特性を利用した経口ワクチンの開発 医療用遺伝子組換え植物の開発の動向.2015

    • 著者名/発表者名
      佐生愛,増村威宏
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 53 ページ: 362-367

  • [学会発表] 酒造原料米11種類を対象としたプロテオーム解析2016

    • 著者名/発表者名
      ○北和海、森川拓磨、佐生愛、渡部邦彦、増村威宏
    • 学会等名
      日本農芸化学会2016年度大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-03-27 – 2016-03-30
  • [学会発表] 小麦粉・米粉混成パン生地における米タンパク質のグルテン形成に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      ○北村奈生子、喜村美穂、佐生愛、森田重人、増村威宏
    • 学会等名
      日本農芸化学会2016年度大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-03-27 – 2016-03-30
  • [学会発表] イネ種子プロテインボディタイプI内部の特定部位へのワクチンモデル抗原の局在化に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      ○佐生愛、大西真耶、齊藤雄飛、重光隆成、森田重人、増村威宏
    • 学会等名
      日本農芸化学会2016年度大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-03-27 – 2016-03-30
  • [学会発表] イネ種子デンプン性胚乳組織の形態学的解析2015

    • 著者名/発表者名
      増村威宏
    • 学会等名
      日本応用糖質科学会 第40回近畿支部会
    • 発表場所
      江崎グリコ株式会社 江崎記念館
    • 年月日
      2015-11-27 – 2015-11-27
    • 招待講演
  • [学会発表] イネ種子における脂質合成の分子機構の解析2015

    • 著者名/発表者名
      ○木下由貴、山本直樹、齋藤 雄飛、寺島伸、堺谷荘太、矢野健太郎、森田重人、増村威宏
    • 学会等名
      第33回日本植物細胞分子生物学会
    • 発表場所
      東京大学弥生キャンパス
    • 年月日
      2015-08-10 – 2015-08-12
  • [学会発表] イネ種子I型プロテインボディ(PB-I)の特定部位へのワクチン抗原局在化に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      ○佐生愛、大西真耶、齊藤雄飛、重光隆成、森田重人、増村威宏
    • 学会等名
      第33回日本植物細胞分子生物学会
    • 発表場所
      東京大学弥生キャンパス
    • 年月日
      2015-08-10 – 2015-08-12
  • [備考]

    • URL

      http://www2.kpu.ac.jp/life_environ/genetic_eng/index.html

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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