2003 Fiscal Year Annual Research Report

試験管中で自律的に進化するin vitro DNAウイルスの開発

Research Project

Project/Area Number	14580666
Research Institution	Saitama University, Faculty of Engineering
Principal Investigator	伏見譲埼玉大学, 工学部, 教授 (80011641)
Keywords	進化工学 / 遺伝子型表現型対応付け / in vitro virus / 人工生命 / ランダムペプチドライブラリ / 3SR / 生命情報 / 進化リアクター
Research Abstract	昨年度、耐熱性T7RNAポリメラーゼを用いて1.4Mトレハロース存在下で50℃の等温過程でDNA/RNAを増幅する系を構築した。今年度はこの系で、A,T,Gの3塩基からなるランダム領域を含み3SR増幅機構をコードしたライブラリーを初期プールとして、適応度を比増殖速度とする自然淘汰型進化リアクターを運転した。勝ち残る配列はランダム領域がAT-richとなる傾向を示す。また、以前からしばしば観測された、より速い増幅機構であるRNA-Z増幅機構をコードした突然変異体が進化してくることはなかった。 in vitro virusのゲノムに載せるべき初期ランダムライブラリーは、終止コドンを含んでいてはならず、また、対象に応じてアミノ酸組成が自由に設計できることが望ましい。DNA合成機を3台並列に運転してスプリット合成するMLSDS法は配列多様性が10^<16>に達する。今年度は、このライブラリーの実際の合成物を複数種いろいろな評価関数で評価しその高品質なことを確認した。また、長鎖化法を検討した。人為淘汰型や自然淘汰型の進化リアクター中で、富士山型やNKモデル型などの適応度地形を山登りするダイナミクスを理論的に研究した。突然変異率と集団サイズで決まるゆらぎの効果を「進化温度(T)」というパラメターで表す。いずれの地形でも、Tが高いときは、歩行者は適応度(W)最大を目指すのではなく、「自由適応度(G)」の最大をめざすというリャプノフ関数Gを定義できる。また、獲得したシャノンの意味の情報量(情報のextent)以外に、ΔW/Tは獲得した適応度情報量(情報のcontent)、ΔG/Tは進化の過程で獲得した生命情報の量、という解釈ができることがわかった。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] Aita T.: "An in silico exploration Neutral network in protein sequence space."J.Theor.Biol. 221. 599-613 (2003)
[Publications] Aita T.: "Thermodynamical Interpretation of Adaptive Walk on a Mt.Fuji-type Fitness Landscape : Einstein's Relation-like Formula holds in a Stochastic Evolution"J.Theor.Biol.. 225. 215-228 (2003)
[Publications] Suzuki M.: "Intramolecular Fluorescent Resonance Energy Transfer (FRET) by BODIPY Chemical Modification of Cysteine-engineered Mutants of Green Fluorescent Protein."Chem.Lett.. 32. 306-307 (2003)
[Publications] Aita T.: "Thermodynamic Interpretation of evolutionary dynamics on a Mt.Fuji-type fitness landscape."Bulletin Math.Biology. (in press). (2004)
[Publications] 伏見譲: "In vitro virusと進化分子工学"蛋白質・核酸・酵素. 48. 1481-1487 (2003)
[Publications] 伏見譲(編集および分担): "生命の期限-「物質の進化」から「生命の進化」へ"丸善. (2004)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

試験管中で自律的に進化するin vitro DNAウイルスの開発

Principal Investigator

伏見 譲 埼玉大学, 工学部, 教授 (80011641)

Research Products

[Publications] Aita T.: "An in silico exploration Neutral network in protein sequence space."J.Theor.Biol. 221. 599-613 (2003)

[Publications] Aita T.: "Thermodynamical Interpretation of Adaptive Walk on a Mt.Fuji-type Fitness Landscape : Einstein's Relation-like Formula holds in a Stochastic Evolution"J.Theor.Biol.. 225. 215-228 (2003)

[Publications] Suzuki M.: "Intramolecular Fluorescent Resonance Energy Transfer (FRET) by BODIPY Chemical Modification of Cysteine-engineered Mutants of Green Fluorescent Protein."Chem.Lett.. 32. 306-307 (2003)

[Publications] Aita T.: "Thermodynamic Interpretation of evolutionary dynamics on a Mt.Fuji-type fitness landscape."Bulletin Math.Biology. (in press). (2004)

[Publications] 伏見 譲: "In vitro virusと進化分子工学"蛋白質・核酸・酵素. 48. 1481-1487 (2003)

[Publications] 伏見 譲(編集および分担): "生命の期限-「物質の進化」から「生命の進化」へ"丸善. (2004)

伏見譲埼玉大学, 工学部, 教授 (80011641)

[Publications] 伏見譲: "In vitro virusと進化分子工学"蛋白質・核酸・酵素. 48. 1481-1487 (2003)

[Publications] 伏見譲(編集および分担): "生命の期限-「物質の進化」から「生命の進化」へ"丸善. (2004)