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我々が独自に開発した大腸菌染色体複製のサイクルを再構成した複製サイクル再構成系では、ゲノムサイズの環状DNA分子の指数的な増幅が達成される。大腸菌をモデルとした研究では、複製系以外にも転写・翻訳、DNA修復、組換え、複製周期制御など、ゲノムにまつわる多くのサブシステムが個別に試験管内再構成されている。そこで本研究ではこれらサブシステムを複製サイクル再構成系に融合し、ゲノム動態の統合的な再現を目指した。またシステムだけでなくゲノム（染色体）自体を試験管内に取り出しての検討も進めた。
染色体複製サイクル再構成系に転写再構成系を融合し、同じミニ染色体上で、複製反応、転写反応が相互に及ぼす影響について解析を進めた。その結果、同一鋳型DNA上での転写が複製反応に阻害的であるという現象を見出した。そこで転写と複製の衝突を回避するためのいくつかの機構について試験管内再構成系に融合して検討し、転写と複製が同一の反応系において効率よく進行する条件を見出した。
また、染色体複製サイクル再構成系に複製開始の制御系を融合することに成功した。この複製開始制御系はDNAヘミメチル化を解したoriCの不活性化機構とDnaAの活性制御機構であり、どちらもネガティブフィードバック抑制系として働くので、複製サイクルの効率的進行が期待される。
さらに、染色体自体を試験管内に取り出して生化学的解析に用いる実験に対しては、染色体を大腸菌からスーパーコイルDNAとして壊さずに精製する技術を構築した。通常の大腸菌ゲノムはサイズが大きく壊さずに精製することが難しいが、我々は染色体を細胞内で分断する技術を独自に開発し、2Mbの分断染色体を精製し、さらに染色体複製サイクル再構成系を用いて2Mbの環状スーパーコイルDNAとして試験管内増幅することに成功した。試験管内で染色体丸ごとを壊さずに増幅できたという点は画期的であり、大きな成果である。
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