試験管内分子進化法を用いた外部刺激応答性リボスイッチの開発と細胞への応用

利用体外分子进化方法开发外部刺激响应性核糖开关及其在细胞中的应用

• 批准号: 09J09361
• 负责人: 林 剛介
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J09361/
• 关键词: ribosome; translaiton; orthogona; tRNA; synthetic biology; unnatural amino acids; ribozyme; biotechnology; translation; orthogonal; aminoacylation; flexizyme; CCA end

H23年度の交付申請書に示した通り、前年度に引き続き、「改変型リボソームを用いたバイオテクノロジーの創成」というテーマで主に研究を行った。本提案研究である「人工リボスイッチの創成」プロジェクトは、H22年度の実績報告書にも示したように、人工リボスイッチ創成に関する論文が先にアメリカのグループによって発表された(ref.Nat.chem.biol.6,464-470(2010))ため、このプロジェクトを断念して、改変型リボソームのプロジェクトに力を注いだ。また、H22年度末から申請者は海外留学を行ったため、研究室の学生と共にこのプロジェクトを推進してきている。このプロジェクトでは、天然のリボソームから構成される翻訳系とお互いに影響し合わないオルソゴナルな翻訳系を改変型リボソームおよびトランスファーRNA(tRNA)を用いることで創成し、20種類の必須アミノ酸以外の特殊アミノ酸を含むペプチドもしくはタンパク質を合成する新たな系の確立を最終目的としている。前年度までの研究で、変異導入されたtRNAとそれに対応するribosomeのペアが翻訳反応を進行させる事を明らかにした。本年度は、これらの変異翻訳系がオルソゴナルに働くことを実際に示し、1チューブ内で、オルソゴナル翻訳系を走らせる事で、1本のmRNAから2本のペプチドを合成する事に成功した。これは、世界で初めて可能になったテクノロジーであり、将来的に細胞内でこのシステムを発現させる事で、生命機能の拡張というsynthetic biologyの分野に多大な貢献をする可能性があると考えている。

正如2011财年的资助申请所示，我们继续上一年，主要开展了“利用修饰核糖体创造生物技术”主题的研究。这个拟议的研究项目“人工核糖开关的创建”基于美国小组先前发表的一篇关于人工核糖开关创建的论文（参考文献 Nat. .biol.6,464-470(2010)），因此我放弃了这个项目，把精力集中在修饰核糖体项目上。此外，由于申请人自2012财年年底以来一直在国外留学，因此他一直在与实验室的学生一起推广该项目。在这个项目中，我们将使用修饰的核糖体和转移RNA（tRNA）来创建一个不与天然核糖体组成的翻译系统相互作用的正交翻译系统，最终目标是建立一个合成含有的肽或蛋白质的新系统。去年进行的研究表明，一对突变的 tRNA 及其相应的核糖体驱动翻译反应。今年，我们实际上证明了这些突变翻译系统是正交工作的，并且通过在一根试管中运行正交翻译系统，我们成功地从一个 mRNA 合成了两个肽。这是世界上第一项已成为可能的技术，我们相信未来在细胞内表达该系统有可能为旨在扩展生物功能的合成生物学领域做出重大贡献。

项目成果

Ribosomal synthesis of nonstandard cyclic peptides and its application to drug discovery

非标准环肽的核糖体合成及其在药物发现中的应用

• 发表时间: 2010
• 期刊: Seikagaku
• 作者: Hayashi G;Ohshiro Y;Suga H
• 通讯作者: Suga H

オルソゴナル翻訳系創成への一歩

迈向创建正交翻译系统的一步

• 发表时间: 2010
• 作者: 林剛介;菅裕明
• 通讯作者: 菅裕明

Flexible aminoacylation by 3' terminus mutants of flexizyme

Flexizyme 3 末端突变体的灵活氨酰化

• 发表时间: 2010
• 作者: Hayashi G;Suga H
• 通讯作者: Suga H

L-DNAによる新規PCR産物標識法とリボソームによる翻訳効率制御法の開発

开发使用L-DNA的新型PCR产物标记方法和使用核糖体的翻译效率控制方法

• 发表时间: 2009
• 作者: 林剛介;菅裕明;林剛介
• 通讯作者: 林剛介

The RNA origin of transfer RNA aminoacylation and beyond

转移 RNA 氨酰化及其他的 RNA 起源

• 发表时间: 2011
• 期刊: Phil.Trans.R.Soc.B
• 作者: Suga H;Hayashi G;Terasaka N
• 通讯作者: Terasaka N