2016 Fiscal Year Annual Research Report
短周期生物時計の応答計測と再構築による制御機構の解明
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15H05326
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
磯村 彰宏 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, その他 (70512466)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 合成生物学 / 人工遺伝子回路 / 光遺伝学 / システム生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、哺乳動物細胞における短周期生物時計の外部刺激に対する応答特性を、遺伝子発現の光摂動技術と転写活性の可視化技術を使って明らかにする。具体的には、Notchシグナル伝達経路の下流因子である転写因子Hes1の負の自己フィードバックループに光摂動を与え、その応答を位相応答関数などを測定することで定量評価する。また、人工遺伝子回路によって短周期リズムを再構築し、応答特性を定量計測・比較する。以上の課題を達成することで、短周期生物時計の応答特性の設計原理を明らかにすることを目指す。
本年度は、転写因子Hes1の短周期リズムの位相応答特性の定量解析についての結果を論文投稿し、その成果が学術誌に掲載された。これにより、1細胞レベルの短周期生物時計の応答特性が本手法によって計測可能であること、また、短周期生物時計の動的応答特性を遺伝子発現ノイズを考慮した確率的位相モデルによって記述可能であることがわかった。
それを受けて、現在は人工遺伝子回路によって光応答性の短周期生物時計を構築し、同様の摂動実験を行う準備を進めている。具体的には、微生物から単離された転写抑制因子と、それに応答する人工プロモーターを負の自己フィードバックループを形成するように配線し、細胞内での発現ダイナミクスを1細胞発光イメージングによって可視化することを計画している。これまで、人工プロモーターと時間遅延を実現する遺伝子装置の動作を確認することができた。本年度はこれらを組み合わせた人工生物時計の構築を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
天然の短周期生物時計の実験結果について論文を出版することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、人工遺伝子回路の研究に集中する。これまで、人工プロモーターと時間遅延を実現する遺伝子装置の動作を確認することができた。本年度はこれらを組み合わせた人工生物時計の構築と摂動条件下における動的応答の計測実験を実施する予定である。
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