細胞機能のモジュール化によるミニマムゲノム構築

通过模块化细胞功能最小化基因组构建

• 批准号: 21F20381
• 负责人: 田端 和仁
• 金额: $ 1.54万
• 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: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21F20381/
• 关键词: 人工細胞; ゲノム複製; リポソーム

本研究の目的は、巨大DNA増幅系をリポソームに組み込むことで、人工細胞構築の課題を解決することであった。この14の酵素群からなるゲノムサイズの大型DNA増幅システムは、Replication Cycle ReactionまたはRCRと呼ばれ、我々の共同研究者である末次らによって開発されました。RCRはチューブ内で1MbpまでのDNAを増幅でき、10の10乗倍の複製を行い、低いエラー率（1サイクル当たり10の-8乗の塩基当たりエラーレート）を持っています。RCRはこれまで、チューブやバルクでの実験や、同僚の上野らによる油中水滴での実験に成功してきましたが、より細胞に近い環境での実証はまだ行われていませんでした。本研究プロジェクトでは、細胞膜に似た理想的なコンパートメントであるリポソーム中でDNA増幅を成功させました。リポソームはリン脂質二重膜で、免疫原性が低いため、医療への応用が期待されています。私は、リポソームでのRCR成功率を最適化するために、さまざまな条件を検討しました。例えば、大腸菌の膜を模倣するために、脂質の比率を変更しました。また、α-ヘモリシンと呼ばれるナノ孔で膜を修飾することも試みました。これにより、リポソームの外側からより多くの分子を通過させ、DNAとRCR成分を含む内腔にアクセスすることができるようになります。この戦略により、確かにリポソーム内のDNA収量は向上しました。しかし、DNAの収量は理論上の最大値には達しなかった。これは、dNTPやATPなどの追加リソースを供給することで改善できる可能性がある。

The purpose of this study is to solve the problem of large DNA amplification system. The 14 enzyme groups were developed by our co-investigators, and the Replication Cycle Reaction was developed by our co-investigators. RCR has 1Mbp DNA amplification, 10 to 10 times replication, and a low DNA replication rate (1 Mbp to 10 to 8 bp). RCR is the only one who has successfully completed the test of water droplets in the oil field, and the only one who has successfully completed the test of water droplets in the oil field. In this study, the DNA amplification of cell membrane was successfully achieved. The lipid double membrane, immunogenicity, and medical applications are expected. To optimize the success rate of RCR, we discuss the following conditions: For example, E. coli membrane mimics, lipid ratio changes The first step is to modify the membrane. The DNA and RCR components are contained in the inner cavity of the cell. The amount of DNA in the system is increasing. The amount of DNA is theoretically maximum. The possibility of improving the supply of additional ATP is discussed.