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2014 年度 実施状況報告書

リボソームプロファイリングを用いた無細胞タンパク質合成システムの解析

研究課題

研究課題/領域番号 26640134
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

清水 義宏  独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, ユニットリーダー (90401231)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード無細胞タンパク質合成 / リボソーム / mRNA / 次世代シーケンサー
研究実績の概要

生命システムの内部構造を、理解可能な形で定量的に評価するためのアプローチの確立は、複雑な生命システムの理解にとって必須の課題である。本研究では、生命システムを個々のサブシステムが統合されたものととして捉え、再構成されたサブシステムの内部構造の理解を通じた生命システムの理解へのアプローチの提示を目指している。モジュール化されたサブシステムとして、再構成型無細胞タンパク質合成システム、PURE systemに焦点を当て、反応系におけるmRNAの配列を次世代シーケンサーによって網羅的に解析を行うことにより、上記の目的の達成を目指している。本年度は、タンパク質合成反応における開始複合体の形成過程に着目した解析を行った。開始コドン下流をランダム化した合成mRNAライブラリーを構築し、これを3種類の開始因子およびフォルミルメチオニル化した開始tRNAの存在下においてリボソームと結合させ、リボソームに結合したmRNAのみを逆転写PCRによってDNAに変換し、これを次世代シーケンサーによって解析した。mRNAの二次構造の安定性の相違や、ランダム化させたコドンの相違など、複数の成分から分析を行い、翻訳開始反応において、リボソームに結合しやすいmRNAについて共通項を見出すためのデータを得ることに成功した。得られたデータの解析を通じて、タンパク質合成反応においてもっとも重要なステップの一つである開始反応の動作原理を、mRNA配列に着目した形で定量的に評価する道筋が定まったと考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初研究計画に記載したように、タンパク質合成反応における開始複合体の形成過程に着目した解析を順調に行っている。

今後の研究の推進方策

翻訳開始反応のみならず、伸長過程にも着目した解析を今後も効率よく進めていきたい。

次年度使用額が生じた理由

計画は順調に進んでいるが、購入予定であったシーケンス試薬をキャンペーン価格により比較的安価に購入できたため、当初計画と若干ズレが発生したため。

次年度使用額の使用計画

前年度でシーケンス試薬を安価に購入できたため、次年度において、当初計画以上の配列解析を行う計画を立てている。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Integration of a reconstituted cell-free protein-synthesis system on a glass microchip.2015

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, Y. and Shimizu, Y.
    • 雑誌名

      Anal. Sci.

      巻: 31 ページ: 67-71

    • DOI

      10.2116/analsci.31.67

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Biochemical aspects of bacterial strategies for handling the incomplete translation processes.2014

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, Y.
    • 雑誌名

      Front. Microbiol.

      巻: 5 ページ: 170

    • DOI

      10.3389/fmicb.2014.00170

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Whole-brain imaging with single-cell resolution using chemical cocktails and computational analysis.2014

    • 著者名/発表者名
      Susaki, E. A., Tainaka, K., Perrin, D., Kishino, F., Tawara, T., Watanabe, T. M., Yokoyama, C., Onoe, H., Eguchi, M., Yamaguchi, S., Abe, T., Kiyonari, H., Shimizu, Y., Miyawaki, A., Yokota, H., and Ueda, H. R.
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 157 ページ: 726-739

    • DOI

      10.1016/j.cell.2014.03.042

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生命の部分再構成としてのPURE system2014

    • 著者名/発表者名
      清水義宏
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 65 ページ: 498-499

  • [学会発表] PURE systemによるペプチド合成を利用したマウス時計タンパク質の絶対定量2014

    • 著者名/発表者名
      鳴海良平, 清水義宏, 上田泰己
    • 学会等名
      第9回無細胞生命科学研究会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-10-09 – 2014-10-09
  • [学会発表] Reconstitution of a translation system from molecular parts.2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Shimizu
    • 学会等名
      Development an future of artificial cells: Comutation, fluctuation, and evolution.
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2014-06-10 – 2014-06-10
    • 招待講演

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公開日: 2016-05-27  

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