Elucidation of the molecular mechanism of spider silk biosynthesis for the realization of various mechanical properties

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クモ糸はその強さが特に注目を集めやすいが、実は物性の多様性にこそ最大の魅力が詰まっている。その多様な物性を実現するためにはクモ糸タンパクを人工合成することで解決すると考えられていた。ところが最近になってクモ糸はクモ糸タンパクと複数種類のSpiCEと呼ばれる低分子タンパクとの複合材であり、このSpiCEが糸の物性向上を支えている証拠が見出された。そこで本課題ではこれまでに明らかにしてきたクモの全ゲノム・糸タンパク組成情報やマルチオミクス解析手法を基盤に、各関連因子がクモ糸生合成過程にどう関与しているのかを明らかにすることで、クモ糸合成経路の全容解明を目指す。蜘蛛糸の天然物性を支える新規物質であるSpiCEは種ごとに10種類程度あり、平均50kDa程度の機能未知タンパクである。全SpiCEが雌成体の糸から発見されており、タンパク量が多いもので糸全体の5%を占めるものもある。糸腺それぞれでSpiCEの遺伝子発現パターンが異なっていることも確認されている。そこで本課題ではこれまでに明らかにしてきたクモの全ゲノム・糸タンパク組成情報やマルチオミクス解析手法を基盤に、各関連因子がクモ糸生合成過程にどう関与しているのかを明らかにすることで、クモ糸合成経路の全容解明を目指す。その目標に向け、本年度は系統に限定されず、様々なクモでこのSpiCEがどのように保存されているのかを網羅的に解析するゲノム決定手法の確立を行なった。野外からのサンプリング、ゲノム決定、遺伝子配列予測、発現定量、そして比較ゲノム解析にいたる実験およびバイオインフォマティクスのインフラを整え、どのような非モデル生物も対象にできる方法論を整備した。