合成生物学的手法による超分子複合体形成の研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23247013
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 上田 卓也 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (80184927)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: リボソーム / 膜タンパク質 / リポソーム / 自己組織化 / トランスロコン

研究概要

膜上の巨大蛋白質複合体であるATPaseについて、細胞質のF1（α3β3γδε）部分と、脂質膜部分のFo（ab2c10）をリポソーム存在下のPURE systemで発現させ、ほぼ天然と同じ活性を有するタンパク質の合成されることが示された。このことはサブユニットの会合が自発的なプロセスで進行することを示している。またトランスロコン複合体についても、同様なシステムで 高活性な複合体の合成が可能であった。さらに、シグナルペプチ同様にダーゼなどの膜透過関連因子も共発現させ、細胞の膜透過プロセスのマシーナリーを構築することにも成功してる。このことは機能性細胞膜の構築につながると考えられる。大腸菌の膜タンパク質について網羅的にPURE systemとリポソームの系での網羅的な発現を行い、タンパク質で膜に挿入された形で合成されていることが示された。またヒト由来の膜タンパク質についても同様の系で発現を行い、複数の膜貫通領域を持つタンパク質ではほぼすべて膜に取り込まれた形で生産されることが示された。また大腸菌リボソームの30Sサブユニットについて、生合成因子の存在下で自己集合することに成功した。さらに、PURE systemの合成量の改善に取り組み、ほぼ大腸菌の抽出液に匹敵する合成量を達成した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] PURE ribosome display and its application in antibody technology (2014)
  • 著者名/発表者名: Kanamori T, Fujino Y, Ueda T
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta. Pii 巻: S1570-9639(14) ページ: 00093-4
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2014.04.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Signal Recognition Particle and SecA Cooperate during Export of Secretory Proteins with Highly Hydrophobic Signal Sequences (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhou Y, UedaT, MullerM
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9(4) ページ: e92994
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0092994
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Positions e and g in the Fibrous Assembly Formation of an Amphipathic alpha-Helix-Forming Polypeptide (2014)
  • 著者名/発表者名: Takei, T.
  • 雑誌名: Biopolymers 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1002/bip.22479
  • 査読あり
• [雑誌論文] The PURE system for protein production (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, Y.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 1118 ページ: 275-284
  • DOI: 10.1007/978-1-62703-782-2_19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear Respiratory Factor 2beta (NRF-2beta) Recruits NRF-2alpha to the Nucleus by Binding to Importin-alpha:beta via an Unusual Monopartite-Type Nuclear Localization Signal (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, R.
  • 雑誌名: Journal of molecular biology 巻: 425 ページ: 3536-3548
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2013.07.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of peptidyl-tRNA hydrolase from Thermus thermophilus HB8 (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, A.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun 巻: 69 ページ: 332-335
  • DOI: 10.1107/S1744309113003424
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of chain length of an amphipathic polypeptide carrying the repeated amino acid sequence (LETLAKA)(n) on alpha-helix and fibrous assembly formation (2013)
  • 著者名/発表者名: Takei, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 52 ページ: 2810-2820
  • DOI: 10.1021/bi400001c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unbiased tracking of the progression of mRNA and protein synthesis in bulk and in liposome-confined reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: van Nies, P
  • 雑誌名: Chembiochem 巻: 14 ページ: 1963-1966
  • DOI: 10.1002/cbic.201300449
  • 査読あり
• [学会発表] High-Resolution Thermodynamic Analysis of ABC-Transportation MSBA Reconstituted in Nanodiscs (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeaki Kawai, Jose Mannuel Martinez Caaveiro, Hisashi Tadakuma, Kouhei Tsumoto, Takuya Ueda
  • 学会等名: Biophysical Society 58th annual meeting
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco, USA
  • 年月日: 20140315-20140319
• [学会発表] Engineered DNA glue and engineering protein in PUREsystem (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueda Takuya, Hao Qui
  • 学会等名: 中国生物材料学会２０１３年会
  • 発表場所: 深セン市会議場, 中国
  • 年月日: 20131220-20131223
• [学会発表] PURE system の過去・現在・未来 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上田卓也
  • 学会等名: 第36 回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: ポートピアホテル、神戸
  • 年月日: 20131204-20131207
  • 招待講演
• [学会発表] Rational design of orthogonal gene neno-device on DNA origami (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeya Masubuchi, Hisashi Tadakuma, Masayuki Endo, Yoshie Harada, Hiroshi Sugiyama, Takuya Ueda
  • 学会等名: 第51回生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 20131028-20131030
• [学会発表] Dissection of Translation elongation in Yeast (2013)
  • 著者名/発表者名: Hikari Hayashi, Satoshi Nishimura, Tetsuya Kotani, Syun Utsunomiya, Masanori Ishibashi, Takuya Ueda, Koichi Ito, Akira Kaji, Nono Tomita-Takeuchi
  • 学会等名: Ribo Club 2013 Annual Meeting
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 20130923-20130925
• [学会発表] Characterization of eukaryotic translation initiation factor 5A from Saccharomyces cerevisiae (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Nishimura, Hikari Hayashi, Tetsuya Kotani, Takuya Ueda, Koichi Ito, Nono Tomita
  • 学会等名: Ribo Club 2013 Annual Meeting
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 20130923-20130925
• [学会発表] in vitro Synthesis of Membrane Protein Machinery toward the Construction of Artificial Cell (2013)
  • 著者名/発表者名: 松林英明、車ゆうてつ、上田卓也
  • 学会等名: 12th European Conference on Artificial Life
  • 発表場所: Taormina, Italy
  • 年月日: 20130902-20130906
• [学会発表] Autonomous Constructiono of Synthetic Cell Membrane (2013)
  • 著者名/発表者名: 車ゆうてつ、上田卓也
  • 学会等名: 12th European Conference on Artificial Life
  • 発表場所: Taormina, Italy
  • 年月日: 20130902-20130906
• [学会発表] 無細胞翻訳系における30Sリボゾームサブユニットの再構成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田丸大知、清水義宏、上田卓也
  • 学会等名: 第15回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 愛媛県県民文化会館ひめぎんホール
  • 年月日: 20130724-20130726
• [学会発表] The Pure System for Artificial Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Ueda
  • 学会等名: International Astrobiology Workshop 2013
  • 発表場所: ISAS Main Building 2F Conference Room, Sagamihara
  • 年月日: 2013-11-28
• [学会発表] 膜タンパク質合成システム‐Secトランスコロン‐を創る (2013)
  • 著者名/発表者名: 松林英明、車兪澈、上田卓也
  • 学会等名: 細胞を創る研究会6.0
  • 発表場所: 山形大学鶴岡タウンキャンパス
  • 年月日: 2013-11-14
• [学会発表] 無細胞タンパク質合成系を用いたSecトランスコロンの構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松林英明、車兪澈、上田卓也
  • 学会等名: 第8回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 新潟大学中央図書館
  • 年月日: 2013-10-21
• [学会発表] 再構成型無細胞蛋白質合成系における30Sリボゾームサブユニットの再構成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田丸大知、清水義宏、上田卓也
  • 学会等名: 第8回無細胞生命科学研究会
  • 発表場所: 新潟大学中央図書館
  • 年月日: 2013-10-21
• [備考] 東京大学上田研究室業績
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/molbio/publications.html