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2020 年度 実績報告書

ボトムアップジェネティクスによる大腸菌ゲノム相同組み換えのシステム解析

研究課題

研究課題/領域番号 19K16109
研究機関京都大学

研究代表者

青木 航  京都大学, 農学研究科, 助教 (10722184)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード合成生物学 / Bottom-up genetics / 人工細胞
研究実績の概要

生物学的システムの再構成は、生命を理解する上で重要なマイルストーンである。なぜなら再構成によって、①生物学的システムが機能するための必要十分条件の決定、②ブラックボックスがない状態でのkinetics測定・モデル化・予測・検証が可能になるからである。しかし、再構成は一般に極めて難しい。スタンダードな手法では、還元的研究で同定された因子をin vitroでひとつずつ組み合わせて生物学的システムが機能するかどうかを検証する必要があり、スループットが低い。また、目的の反応が再構成できなかった場合、その原因の特定は極めて難しい。
そこで本研究では、任意の生物学的システムの再構成をハイスループットに達成可能とする新規方法論「ボトムアップジェネティクス」を提唱し、その実証として、大腸菌ゲノム相同組み換えや転写マシナリーの再構成に挑戦してきた。これまでの研究においてボトムアップジェネティクスの基盤を構築し、PURE system・蛍光レポーター・大腸菌全遺伝子ライブラリからランダムに分配された遺伝子を同時にliposomeに封入し、10^7の人工細胞ライブラリを構築することで、迅速にターゲットを再構成できる可能性を示唆した(Sci Rep 2014)。また、人工細胞内部での遺伝子発現量を自在に制御可能とするT7 promoterライブラリを構築した(PLOS ONE 2018)。さらに、遺伝子発現プロセスを精密にプロファイリング可能とするLC-MS/MSシステムを開発した(JBB, 2019; PLOS ONE, 2020)。これらの技術を応用して、大腸菌全遺伝子ライブラリを用いて人工細胞ライブラリを構築し、大腸菌転写マシナリーおよび相同組み換えの再構成を試みたところ、一部の人工細胞が蛍光を発し、ターゲットが再構成された可能性が示唆された。現在、必要十分条件の同定に向けて解析を進めている。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020

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 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Selected reaction monitoring for the quantification of Escherichia coli ribosomal proteins2020

    • 著者名/発表者名
      Kosaka Yuishin、Aoki Wataru、Mori Megumi、Aburaya Shunsuke、Ohtani Yuta、Minakuchi Hiroyoshi、Ueda Mitsuyoshi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 ページ: e0236850

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0236850

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] リボソームタンパク質の包括的な解析のためのselected reaction monitoring2020

    • 著者名/発表者名
      小坂唯心, 森めぐみ, 青木航, 植田充美
    • 学会等名
      第43回 日本分子生物学会
  • [学会発表] リボソーム生合成プロセス解析のための Selected reaction monitoring2020

    • 著者名/発表者名
      小坂唯心, 森めぐみ, 青木航, 植田充美
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度大会
  • [学会発表] 質量分析で生物間相互作用を理解する2020

    • 著者名/発表者名
      青木 航, 植田 充美
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会
  • [学会発表] Selected Reaction Monitoring Method for The Quantification of Escherichia coli Ribosomal Proteins2020

    • 著者名/発表者名
      Yuishin Kosaka, Megumi Mori, Mitsuyoshi Ueda, Wataru Aoki
    • 学会等名
      ASBMB2021
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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