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2015 年度 実施状況報告書

細胞と同等の成分を持つ人工細胞の高機能化による生命構成の必要条件解明

研究課題

研究課題/領域番号 26650044
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

藤原 慶  慶應義塾大学, 理工学部, 助教 (20580989)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード合成生物学 / 細胞再構成 / リポソーム / 人工細胞
研究実績の概要

物質と細胞の間にある根本的なギャップを明確にし、埋めていくことによって、生体物質群から増殖可能な細胞を再構成するために必要とされる条件を解明できる可能性がある。本研究は、申請者らがごく最近開発した生細胞と同等の濃度成分を持つ人工細胞(L-MAC)をスタート物質とし、膜タンパク質やゲノムDNA、時空間制御機構などの要素を付加し、生細胞に漸近させ、物質と細胞のギャップを明確にすることを目的としている。
本年度、大腸菌の膜タンパク質群が再構築されたリポソームの形成条件を追求した。大腸菌の中には千種以上の膜タンパク質が存在するため、1つ1つ膜タンパク質を精製して導入する方法は現実的ではない。そこで、リゾチーム処理と浸透圧ショックを併用し、内膜成分からなるナノスケール小胞として膜タンパク質群を調製した。その後、凍結融解時における脂質膜の融合現象を利用し、リポソームと融合させた。ナノスケール小胞に導入したGFP融合膜タンパク質や、Rhodamine標識された脂質からなるリポソームと、内部領域の指標としてのBFPを用いたところ、大腸菌の内膜タンパク質群を保持していると判断されるリポソームを構築できた。
また、当初予期していなかったことであるが、細胞内の動的因子が内部状態に与える影響を解析する過程で、平面膜では機能する動的な化学反応と物質拡散に依存した波(Minシステム)が人工細胞内ではほとんど動的な性質を示さないことを発見した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

目標として掲げていた膜タンパク質群を保持したリポソームの作製まで到達した。また、想定以上の結果として、昨年からの課題であった、人工細胞内におけるMin波の出現頻度をほぼ100%とする条件を見出した。

今後の研究の推進方策

導入した膜タンパク質群が機能的であることを栄養取り込みとそれに伴うタンパク質合成能を指標に解析する。また、ゲノムDNAが人工細胞内環境の物理化学的な性質に与える影響を解析する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] Reconstitution of Min System in Artificial Cells2015

    • 著者名/発表者名
      光山隼史、土居信英、藤原慶
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] 進化システム工学に向けた耐熱性 DNA ポリメラーゼの改変2015

    • 著者名/発表者名
      植木明日香、藤原慶、土居信英
    • 学会等名
      細胞を創る研究会8.0
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、吹田市)
    • 年月日
      2015-11-12 – 2015-11-13
  • [学会発表] 生細胞の模倣から細胞再構成に迫る2015

    • 著者名/発表者名
      藤原慶
    • 学会等名
      細胞を創る研究会8.0
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、吹田市)
    • 年月日
      2015-11-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Creating Life-mimicking Artificial Cells toward re-building living cells2015

    • 著者名/発表者名
      藤原慶
    • 学会等名
      第53回生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県、金沢市)
    • 年月日
      2015-09-15
  • [学会発表] 細胞内振動を示すタンパク質の液滴内挙動2015

    • 著者名/発表者名
      光山隼史、土居信英、藤原慶
    • 学会等名
      第8回関東ソフトマター研究会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2015-08-08
  • [学会発表] 物質の混合による細胞まるごと 再構成研究の現状2015

    • 著者名/発表者名
      藤原慶
    • 学会等名
      第12回21世紀大腸菌研究会
    • 発表場所
      琵琶湖グランドホテル(滋賀県、大津市)
    • 年月日
      2015-06-05

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公開日: 2017-01-06  

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