自己複製能をもつRNA酵素を基盤とした人工生命体モデルの創出

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23651203
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: システムゲノム科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 齊藤 博英 京都大学, 白眉センター, 准教授 (20423014)
• 研究分担者: 野村 慎一郎 東北大学, 工学(系)研究科(研究員院), 准教授 (50372446)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: RNA / 人工細胞モデル / 生命の起源

研究概要

生命の起源において、核酸などの化学物質から、進化する生命システムがいかにして誕生したのかという問題の解決は、生命科学が目指す大きな目標の一つである。天然に触媒分子として働く RNA が発見されて以来、遺伝子と代謝(触媒)機能の両者を兼ね備える生体分子として、RNAは生命の起源研究において注目されている。特に、RNA 同士の連結反応を触媒するリガーゼリボザイムの存在が生命初期の進化に非常に重要であると考えられている。本研究では、人工 RNAシステムを基盤として、自己複製反応を触媒する人工酵素をデザインし、人工細胞モデルシステムを創出することを目指した。具体的には人工リガーゼリボザイムを用い、RNA 自己増幅系のモデルを新たに設計・構築することにより、新観点から RNA ワールド 仮説の実験的検証をおこなった。この知見を基に、RNA 構造モチーフを利用した新規 RNA 自己複製システムモデルを設計・構築した。さらに設計した RNA 分子から構成されるμm サイズのコンパートメント(小胞)の構築を試み、RNA のみからなる機能性構造体の創出に向けて前進した。

研究成果

• [雑誌論文] Condensation of an Additive-Free Cell Extract to Mimic the Conditions of Live Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Fujiwara, Shin-ichiro M. Nomura
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8(1) ページ: e54155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Replication Reactions Dependent on Tertiary Interaction Motifs in an RNA Ligase Ribozyme (2011)
  • 著者名/発表者名: Rei Ohmori, Hirohide Saito, Yochiya Ikawa,YoshihikoFujita,Tan Inoue
  • 雑誌名: J Mol Evol
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and in situ insertion of a site-specific fluorescently labeled membrane protein into cell-sized liposomes (2011)
  • 著者名/発表者名: Takuma Ohtsuka, Satoshi Neki, Tamotsu Kanai, Kazunari Akiyoshi, Shin-ichiro M. Nomura, Takashi Ohtsuki
  • 雑誌名: Analytical Biochemistry 巻: 418 ページ: 97-101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensionally designed protein-responsive RNA devices for cell signaling regulation
  • 著者名/発表者名: Shunnichi Kashida, *Tan Inoue, and *Hirohide Saito
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 40(18) ページ: 9369-9378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Feedback Control of Protein Expression in Mammalian Cells by Tunable Synthetic Translational Inhibition
  • 著者名/発表者名: James A. Stapleton, Kei Endo, Yoshihiko Fujita, Karin Hayashi, Masahiro Takinoue, *Hirohide Saito, and Tan Inoue
  • 雑誌名: ACS Synthetic Biology 巻: 1(3) ページ: 83-88
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthetic human cell fate regulation by protein-driven RNA swiches
  • 著者名/発表者名: Hirohide Saito, Yoshihiko Fujita, Shunnichi Kashida, Karin Hayashi, and *Tan Inoue
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 2 ページ: 160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthetic RNA-protein complex shaped like an equilateral triangle
  • 著者名/発表者名: Hirohisa Ohno, Tetsuhiro Kobayashi, Rinko Kabata, Kei Endo, Takuma Iwasa, Shige Yoshimura, Kunio Takeyasu, *Tan Inoue, and *Hirohide Saito
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 巻: 6(2) ページ: 116-120
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular robotics for artificial cell-model construction (2013)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro M. NOMURA, Yusuke SATO, Kei FUJIWARA, Shogo HAMADA, SatoshiMURATA
  • 学会等名: AROB18(18th Int. Sympo. on Artificial Life and Robotics)
  • 発表場所: 韓国 Daejeon
  • 年月日: 2013-01-30
• [学会発表] RNA-たんぱく質複合体を用いたナノバイオエンジニアリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 博英
  • 学会等名: 精密工学会 超精密加工専門委員会 第65回研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-01-29
• [学会発表] 分子ロボティクスにおける RNA-タンパク質 複合体の可能性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 齊藤博英、大野博久、井上丹
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-21
• [図書] Synthetic RNA-Protein Nanostructures and Their Potential Applications Review: RNA Nanotechnology and Therapeutics
  • 著者名/発表者名: ed. Guo, P.
  • 出版者: CRC press(in press)
• [備考]
  • URL: http://www.cira.kyoto-u.ac.jp/saito/