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

阐明蜘蛛丝生物合成实现各种机械性能的分子机制

• 批准号: 21H02210
• 负责人: 河野 暢明
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02210/
• 关键词: ゲノム科学; バイオマテリアル; クモ; オミクス解析; クモ糸; バイオインフォマティクス; 分子生態学; 高機能構造タンパク素材

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。

The most attractive of all is the diversity of physical properties. A variety of physical properties can be found in synthetic solutions. The most recent example of this is the existence of a complex of low molecular weight compounds called SpiCE, which are characterized by their physical properties. This topic is aimed at clarifying the relationship between the correlation factors and the synthesis process of the whole content of the synthesis circuit. Natural properties of spiders are new. SpiCE species are 10 species, average 50kDa, and function unknown. All SpiCE female adults are born with a female parent. The first step is to confirm the identity of SpiCE. This topic is aimed at clarifying the relationship between the correlation factors and the synthesis process of the whole content of the synthesis circuit. The purpose of this year is to establish a system for determining whether the SpiCE will be preserved or not. The method of field analysis, identification, prediction, quantification, comparison, analysis, adjustment, and non-biological mapping is developed.

项目成果

オオヒメグモの釣り糸式立体網を改変するマダラコブクモヒメバチの網操作

操纵斑蛛黄蜂的网改造巨型蜘蛛的鱼线式立体网

• 发表时间: 2021
• 作者: Inoue M;Ichimori D;Abe H;& Mizuno N;Takasuka K.;平舘俊太郎;髙須賀圭三，高橋尚樹，河野暢明，中村浩之，前藤薫，荒川和晴
• 通讯作者: 髙須賀圭三，高橋尚樹，河野暢明，中村浩之，前藤薫，荒川和晴

クモ篩板糸用途解明に向けた Dictyna felis の網プロテオーム解析のための溶媒と溶解法の検討

检查猫网蛋白质组分析的溶剂和溶解方法，以阐明蜘蛛筛状板丝的用途

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本フィリップ;岩井碩慶;冨田勝;河野暢明
• 通讯作者: 河野暢明

ロングリードWET&DRY解析ガイド シークエンスをもっと自由に！

长读WET&DRY分析指南——更自由的顺序！

• 发表时间: 2021
• 作者: 荒川和晴(編者);宮本真理(編者);河野暢明(第2章)
• 通讯作者: 河野暢明(第2章)

ゲノム情報から読み解くダーウィンズ・バーク・スパイダーの強靭な糸の謎

从基因组信息中破译了达尔文树皮蜘蛛的强线之谜

• 发表时间: 2021
• 作者: 河野暢明;大利麟太郎;Ali D Malay;森大;増永啓康;吉田祐貴;中村浩之;沼田圭司;荒川和晴
• 通讯作者: 荒川和晴

Multi-omics approach reveals the design of life - the case of spider

多组学方法揭示生命的设计——以蜘蛛为例

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeda N.;Y. Arai;K. Suzuki;K. Kataoka;N. A. Ghazy and T. Suzuki;河野暢明
• 通讯作者: 河野暢明