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本研究では、我々がこれまでに見出した「生命システムの高分子濃度依存性」と「乾燥・浸透圧による高分子濃縮現象」を基盤とし、冥王代に生じた生命の起源における高分子濃度シナリオを検証することを目的とした。
i)H29年度に得られた浸透圧によるリポソーム内の高分子濃縮による転写翻訳装置スイッチング効果の高分子濃度シナリオへの適用可能性を検証した。結果、高分子濃縮に伴ってONになった転写翻訳機構を利用して発現する膜タンパク質を介し、外界と低分子のやり取りが可能となる条件を見出した。この成果により、浸透圧を介した希薄系から濃縮系への転移を介し、生命の機能が段階的に創発されることを実証した。
ii)H29年度に得られた無細胞転写翻訳系におけるNTP濃度と高分子濃度の関係を拡張した。エネルギー源(ATP合成系)を変化させた場合も同様の遷移を示すかを検証したところ、高いNTP濃度存在下で解糖系をエネルギー源として用いることで高濃度の抽出液での高発現が可能となることが示唆された。また、新たにリン酸濃度を軸に転写翻訳に至適な高分子濃度が変化することを見出した。さらにNTPをdNTPに置き換える系での実験を行ったところ、エネルギー源としてよりトリリン酸としての効果が重要であることが示唆された。この結果は高い細胞内高分子環境で効率的な転写翻訳を行う際に高密度にパッキングされたゲノム自体も反応場として機能する可能性を示す。
iii)上記の成果の他に、解糖系やゲノム転写翻訳系の人工細胞内駆動という冥王代生命学における課題に関して試験管内での検証系の確立に成功し、本研究の発展として考えられる生命誕生の瞬間における高分子濃度シナリオに関しても検証可能となる系が整った。
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