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本研究は、申請者がこれまで研究を進めてきた４塩基への遺伝暗号拡張を発展させて、4塩基コドンのみからなる無細胞翻訳システムを構築し、さらにそれを遺伝情報連結型ペプチドセレクション技術（mRNAディスプレイ）と組み合わせることで、多様性を飛躍的に向上させたペプチドの取得技術に応用することを目的として実施した。昨年度までに、アミノ酸を含まない再構成無細胞翻訳系を用いて4塩基コドンの翻訳を評価できる実験系を構築し、複数の種類の4塩基コドンにおいて非天然アミノ酸の導入を確認した。ただし多種類（最大256種類）の4塩基コドンを実験条件を変えつつ評価することは困難となることから、複数の4塩基コドンを一括で評価することを可能にする2つの手法の確立を試みた。第一には、4塩基コドンごとに異なる種類の非天然アミノ酸を導入するようにしておき、複数の4塩基コドンを組み込んだ遺伝子を一括で翻訳し、その翻訳生成物混合物を質量分析によって分離検出することで、翻訳可能な4塩基コドンを特定できるようにした。第二には、4塩基コドンをmRNAディスプレイを利用してスクリーニングできる実験系を構築し、ランダムな4塩基コドン配列の中から高効率で翻訳された4塩基コドンを大規模塩基配列解析法（NGS）を用いて選別し、さらにその効率を半定量的に評価できることを示した。これらの成果は、4塩基コドンを用いて複数の非天然アミノ酸を導入した超多様化ペプチドの発現の基礎となるものであり、特定の標的に結合する非天然ペプチドの取得技術としての活用が期待される。
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