| 研究課題/領域番号 |
18K05386
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
林 勇樹 東京大学, 環境安全研究センター, 准教授 (90444059)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 進化分子工学 / カーボンニュートラル / 非侵襲的手法 / リアルタイム検出 / バイオセンサー / バイオエネルギー / 物質生産 / 生物発光 |
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| 研究実績の概要 |
微生物を用いた物質生産では、目的生成物の収量を最大化するために、遺伝子の種類、発現量、培地条件、培養温度など、数多くのパラメーターに関し、多くの実験を試行し、生産条件を決定（最適化）する。この最適化のプロセスが、物質生産の実用化プロセスの律速段階となっている。本研究では、標的物質、もしくはその前駆体となる物質（目的物質）の生成に応じて発光する大腸菌（バイオセンサー大腸菌）を開発し、大腸菌で目的物質の生成を行い、律速段階とある反応（酵素）について、バイオセンサー大腸菌を用いた進化分子工学により、その高活性化を実現し、目的物質（もしくはその前駆体）を高生産する大腸菌の開発を行う。
本研究では、昨年に引き続き、目的物質を生成する人工遺伝子回路の設計とその構築の準備を進めてきた。人工遺伝子回路の設計はおおよそ完了している。目的物質類縁体に対して、バイオセンサータンパク質が反応することが明らかとなった。バイオセンサーとしては、選択性と感度の改良が必要であるため、その準備を進めている。さらに、新型コロナウイルスの感染状況の悪化や、感染予防措置による時短、また、研究室の立ち上げに時間を要し、実現には至っていない。
この他に、白血病の原因となるタンパク間相互作用を阻害するペプチド断片を設計し、野生型ペプチドよりも高い結合能で阻害することを確認し原著論文として発表した。また、バイオ燃料として期待されるアルカン（軽油相当）を生成する２つのタンパク質に関するこれまでの研究について総説として発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
目的物質を生成する人工遺伝子回路の構築を進めていた。一方で、生成した目的物質を選択的に感度よく検出するためには、バイオセンサーの改良が必要であることが示唆された。そのため、新たにバイオセンサーの改良を進めることを余儀なくされた。さらに、新型コロナの感染状況が悪化したため、研究時間の時短が余儀なくされ、当初予定していた研究が少し遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
外部から添加した目的物質に対し、バイオセンサー大腸菌は発光することは確認できている。さらに、選択性、感度を向上するために、バイオセンサー自身を進化分子工学的手法で改良を進める。並行して、大腸菌に人工遺伝子回路を組み込み、自発的に目的物質の生成を行い、その精製を発光で確認する。さらに、その生成量に応じて発光量が変化することを確認する。最後に、律速段階となっている酵素について、変異体ライブラリを作製し、高活性変異体をハイスループットスクリーニングで取得する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
バイオセンサーの選択性、感度の改良が必要となり、また新型コロナ禍の影響もあり、予定していた人工遺伝子回路の構築が予定より遅れていたため、遺伝子の入手、構築に使用予定であった費用の執行ができていないため。
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