概日振動系のin vitro再構成系の開発に向けた実験・理論的解析

昼夜节律振荡系统体外重建系统开发的实验和理论分析

基本信息

批准号：
17017018
负责人：
岩崎秀雄
金额：
$ 3.2万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

シアノバクテリアの時計蛋白質KaiA,KaiB,KaiCの組替え蛋白質をATPと試験管内で混合してインキュベートすることでKaiCのリン酸化の概日振動がin vitroで発生することを示した(Science,2005)。このことは,生物リズムの新しい展開を約束するだけでなく,新たな蛋白質機能を発見したという意味で蛋白質科学,新たな長周期振動発生機構の発見という意味で動的物理化学(非線形科学),数理生物学に画期的な材料を提供し,さらにその反応が極めて遅く,ATP消費も極端に少ないことから,ある種の新規機能性材料開発にも示唆を与えうる可能性がある。理論モデルについては,複数の理論系研究グループと共同研究を行い,実験系と理論系の研究者の相互乗り入れを図った。これらの研究成果は,現在投稿中である(Miyoshi et al.,submitted to BMC Bioinformatics ; Kurosawa et al. submitted to Biophysical J)。真核生物型のキメラ蛋白質を用いた,人工振動ネットワークの形成(担当・松本)については,キメラ蛋白質の分解速度,プロモーター活性の強弱,培養条件などを振り,いわゆる「inhibitor-activator系」を用いたモデルを取り入れることによって,いくつかの周期発現振動を開発することに成功した。現在,早稲田大学から,博士研究員が松本研究室に出向し,ショウジョウバエ培養細胞の取り扱いや基本的な技術を習得しつつある。岩崎グループでは,現在-細胞レベルの発光・蛍光長期モニタリングシステムを構築しつつあり,より精度の高い遺伝子発現の挙動や揺らぎの観測・制御を目指す予定である。

我们通过在体外将重组蓝藻时钟蛋白 KaiA、KaiB 和 KaiC 与 ATP 混合并孵育，发现 KaiC 磷酸化的昼夜节律振荡在体外发生（Science，2005）。这不仅预示着生物节律的新发展，也为发现新的蛋白质功能的蛋白质科学和发现新的长周期振荡产生机制的动态物理化学（非线性科学）提供了一种新的发展途径。数学生物学划时代的材料，由于其反应极其缓慢，ATP消耗极低，可能为某些新型功能材料的开发提供建议。在理论模型方面，我们与多个理论研究小组进行了联合研究，试图将实验和理论研究人员聚集在一起。这些研究成果目前正在提交中（Miyoshi等人，提交给BMC Bioinformatics；Kurosawa等人，提交给Biophysical J）。关于使用真核嵌合蛋白（松本先生）形成人工振荡网络，我们通过改变嵌合蛋白的分解速度、启动子活性的强度、培养条件，使用了所谓的“抑制剂-激活剂系统”，通过合并该模型，我们成功地开发了一些周期性振荡。目前，早稻田大学的一名博士后研究员借调到松本实验室，正在学习如何处理果蝇培养细胞和基本技术。岩崎小组目前正在构建细胞水平的发光和荧光的长期监测系统，目的是更高精度地观察和控制基因表达的行为和波动。