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2016 年度 実績報告書

液滴を利用した微生物培養を介さない酵素遺伝子取得法の確立とその実践

研究課題

研究課題/領域番号 15K18668
研究機関東京大学

研究代表者

飯塚 怜  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (90541954)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード液滴 / 微生物 / 酵素 / マイクロ流体デバイス
研究実績の概要

本研究では,環境中に豊富に存在する酵素資源への効率的にアクセスする方法として「液滴を利用した微生物培養を介さない酵素遺伝子取得法」を確立し,それを実践することを目的とした.平成27年度には,液滴を利用した微生物培養を介さない酵素遺伝子取得法を確立した.またそれを実践し,海水中の微生物由来β-グルコシダーゼ遺伝子の取得に成功した.平成28年度は,以下の二項目の研究を実践した.
(1) 標的バクテリアからの酵素遺伝子の取得
難培養性バクテリアであるChloroflexi門のCL500-11系統バクテリアは,稀有な酵素遺伝子を多数有しているとされている.そこで,Fluorescence in situ hybridization法により染色したCL500-11系統バクテリアを一細胞単位で回収し,そのゲノム情報から様々な酵素遺伝子を得ることを試みた.その結果,新規性の高い制限・修飾酵素,ペプチダーゼ,非リボソーム型ペプチド合成酵素などの遺伝子配列が見出された.
(2) 液滴を利用した微生物培養を介さない酵素遺伝子取得法の深化
液滴を利用した微生物培養を介さない酵素遺伝子取得法を,高分子分解酵素のように発蛍光性基質が存在しない酵素の探索にも適用できるよう,液滴の物性を指標にした酵素活性の検出法を確立した.
本研究を通じて,「液滴を利用した微生物培養を介さない酵素遺伝子取得法」を確立し,その有用性・実用性を実証することに成功した.今後,本法の実践により,産業上有用な酵素をコードする遺伝子が多数取得され,それが新たな酵素産業の創出に結実すると考えられる.

備考

新聞(日経産業新聞,2016年8月26日)およびテレビ番組(TBSテレビ「未来の起源」,2016年11月6日)で,本研究の成果が紹介された.また本研究の成果をまとめた論文が,2016年度コスモ・バイオ学術論文賞に選出された.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Chaperonin GroEL uses asymmetric and symmetric reaction cycles in response to the concentration of non-native substrate proteins.2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iizuka, Takashi Funatsu
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 13 ページ: 63-69

    • DOI

      10.2142/biophysico.13.0_63

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 液滴を利用したバイオマス分解酵素産生微生物の探索法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      鴫原 永之, 飯塚 怜, 川久保 渉, 尹 棟鉉, 関口 哲志, 庄子 習一, 船津 高志
    • 学会等名
      第6回日本生物物理学会関東支部会
    • 発表場所
      早稲田大学 先端生命医科学センター(東京都新宿区)
    • 年月日
      2017-03-13 – 2017-03-14
  • [学会発表] In vitro selection system to generate peptide agonists for G protein-coupled receptors using a water-in-oil microdroplet platform2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iizuka, Takashi Sakurai, Yasuyuki Nakamura, Jun Ishii, Akihiko Kondo, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
    • 学会等名
      11th Annual Symposium on Nanobiotechnology 2017
    • 発表場所
      川崎市産業振興会館(神奈川県川崎市)
    • 年月日
      2017-02-27 – 2017-02-28
    • 国際学会
  • [学会発表] In vitro compartmentalization法を利用したGタンパク質共役型受容体作動性ペプチドリガンドの創出2016

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜,櫻井 貴志,中村 泰之,石井 純, 近藤 昭彦,井口 彩香,尹 棟鉉,関口 哲志,庄子 習一,船津 高志
    • 学会等名
      第八回光塾
    • 発表場所
      東京工業大学 すずかけ台キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-12-17 – 2016-12-18
  • [学会発表] Culture-independent identification of genes encoding agarase from environmental bacteria using agarose gel microdroplets2016

    • 著者名/発表者名
      Eiji Shigihara, Ryo Iizuka, Takashi Sakurai, Yuji Hatada, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [学会発表] A single integrated gene nano-chip functioning in an artificial cell2016

    • 著者名/発表者名
      Takeya Masubuchi, Masayuki Endo, Ryo Iizuka, Ayaka Iguchi, Yoon Doung Hyun, Tetsushi Sekiguchi, Hao Qi, Ryosuke Iinuma, Yuya Miyazono, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takuya Ueda, Hisashi Tadakuma
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [学会発表] In vitro selection of novel peptide agonists for human somatostatin receptor subtype-2 using water-in-oil microdroplets2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sakurai, Ryo Iizuka, Yasuyuki Nakamura, Jun Ishii, Akihiko Kondo, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [学会発表] Construction and functional analysis of DNA origami base DNA-RNA hybrid nanomachine2016

    • 著者名/発表者名
      Takeya Masubuchi, Hisashi Tadakuma, Masayuki Endo, Ryo Iizuka, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takashi Funatsu, Takuya Ueda
    • 学会等名
      情報計算化学生物学会(CBI学会)2016年大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2016-10-25 – 2016-10-27
  • [学会発表] IN VITRO SELECTION OF NOVEL PEPTIDE AGONISTS FOR HUMAN SOMATOSTATIN RECEPTOR SUBTYPE-2 USING A WATER-IN-OIL MICRODROPLET PLATFORM2016

    • 著者名/発表者名
      T. Sakurai, R. Iizuka, Y. Nakamura, J. Ishii, A. Kondo, A. Iguchi, D. H. Yoon, T. Sekiguchi, S. Shoji, T. Funatsu
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2016)
    • 発表場所
      Convention Center Dublin (Dublin, Ireland)
    • 年月日
      2016-10-09 – 2016-10-13
    • 国際学会
  • [学会発表] 油中水滴を利用した標的微生物のシングルセルゲノミクス2016

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜
    • 学会等名
      生物資源ゲノム解析拠点シンポジウム・研究発表会
    • 発表場所
      東京農業大学世田谷キャンパス(東京都世田谷区)
    • 年月日
      2016-09-03
  • [学会発表] マイクロ・ナノ空間を利用した糖質加水分解酵素の探索・機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜
    • 学会等名
      第35回日本糖質学会年会
    • 発表場所
      高知市文化プラザ かるぽーと(高知県高知市)
    • 年月日
      2016-09-01 – 2016-09-03
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ液滴を利用した標的微生物のシングルセルゲノミクス2016

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜
    • 学会等名
      次世代シーケンス解析テクニカルセミナー(第6回 一細胞解析と次世代シーケンス)
    • 発表場所
      株式会社リバネス 知識創業研究センター(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-07-28
    • 招待講演
  • [学会発表] 液滴を利用した標的微生物のシングルセルゲノミクス2016

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜
    • 学会等名
      生命機能研究グループセミナー
    • 発表場所
      海洋研究開発機構 横須賀本部(神奈川県横須賀市)
    • 年月日
      2016-06-14
    • 招待講演
  • [学会発表] In vitro compartmentalization法を利用したGPCR作動性ペプチドリガンド創出法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      飯塚 怜, 櫻井 貴志, 中村 泰之, 石井 純, 近藤 昭彦, 井口 彩香, 尹 棟鉉, 関口 哲志, 庄子 習一, 船津 高志
    • 学会等名
      第13回GPCR研究会
    • 発表場所
      日本科学未来館 みらいCANホール(東京都江東区)
    • 年月日
      2016-05-13 – 2016-05-14
  • [備考] 東京大学大学院薬学系研究科生体分析化学教室ホームページ

    • URL

      http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~funatsu/

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公開日: 2018-01-16  

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