植物利用型有用タンパク質生産における環境制御：生理学と工学の両面からのアプローチ

植物性有用蛋白质生产中的环境控制：生理学和工程学的方法

• 批准号: 21H02313
• 负责人: 松田 怜
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for 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-21H02313/
• 关键词: 植物利用型有用タンパク質生産; 環境制御; 一過性遺伝子発現法; ワクチン抗原; ベンサミアナタバコ

本年度は、（1）遺伝子導入後の気温が植物体に生じるストレスの程度および有用タンパク質含量に及ぼす影響の検討、（2）遺伝子導入時の植物の状態が導入後の有用タンパク質生産量に及ぼす影響、および（3）緑色蛍光タンパク質（GFP）を用いた目的タンパク質含量リアルタイムモニタリング、を実施した。（1）では、有用タンパク質としてインフルエンザヘマグルチニン（HA）を用いて、遺伝子導入後の気温がベクター導入および外来タンパク質の過剰発現に起因すると推察される葉の壊死の程度、およびHAの生合成・分解に関わると推定される各種遺伝子の転写産物レベルの経時変化を調べた。mRNAレベルの定量評価にはRT-qPCR法によるΔΔCq法を採用した。高温条件では、小胞体ストレスによって葉の壊死が生じ、これによってHAの分解が促進され、葉HA含量の経時変化パターンが低温条件とは異なるものとなったと推察された。（2）では、遺伝子導入前栽培を温室（太陽光下）またはチャンバー（人工光下）で行なった場合の、導入後のHA生産性を比較したデータを詳細に解析した。温室条件では、おもに日積算PPFDの季節変動により、遺伝子導入時の植物バイオマス（および含有資源量）等の生産バッチ間変動がチャンバー条件よりも大きいことにより、株あたりHA生産量のバッチ間変動も大きくなることを示した。（3）では、昨年度に開発したGFPのリアルタイムモニタリングシステムのプロトタイプを用いて、遺伝子導入後の気温が葉GFP含量の経時変化に及ぼす影響を非破壊で評価した。遺伝子導入後の気温によって葉GFP含量がピークに達するまでの日数が異なることを明らかにするとともに、個体あたりの目的タンパク質含量の環境要素応答を評価する上では、葉位別の目的タンパク質含量の把握が重要であることが示された。

は this year, (1) but 伝 after import の 気 が に raw plant body temperature じ る ス ト レ ス の degree お よ び useful タ ン パ に ク qualitative content and ぼ す influence の beg, (2) but 伝 import 検 の の state が plant after import の useful タ ン パ ク mass production に and ぼ す influence, お よ び (3) green light 蛍 タ ン パ ク mass (GFP) を い た purpose タ ン パ The content of amino acids is リア グ タ ムモニタリ ムモニタリ グ, を content is た. (1) で は, useful タ ン パ ク qualitative と し て イ ン フ ル エ ン ザ ヘ マ グ ル チ ニ ン (HA) を い て, but 伝 after import の 気 temperature が ベ ク タ ー import お よ び foreign タ ン パ ク qualitative の through turning 発 に now cause す る と push examine さ れ る leaf の 壊 の degree, death お よ び HA の biosynthesis, decomposition に masato わ る と presumption さ れ る various legacy 伝 son の write production planning A substance レベ changes its time を to べた. Quantitative evaluation of mRNAレベ 価に <s:1> <s:1>, RT-qPCR method によるΔΔCq method を using た. High temperature conditions で は, small cell body ス ト レ ス に よ っ て leaf の 壊 death が じ life, こ れ に よ っ て HA の decomposition が promote さ れ, leaf HA content の 経 variations change when パ タ ー ン が temperature conditions と は different な る も の と な っ た と push examine さ れ た. (2) で は を greenhouse, but 伝 before import cultivation (sun) ま た は チ ャ ン バ ー line (artificial light) で な っ た の, after import の HA productive を compare し た デ ー タ を detailed analytical し に た. Greenhouse conditions で は, お も に, integrating PPFD の season - move に よ り, heritage 伝 の plants when the child is imported バ イ オ マ ス (お よ び contains resources) and other の バ ッ チ variations between dynamic が チ ャ ン バ ー conditions よ り も big き い こ と に よ り, plant あ た り HA production の バ ッ チ large variations between dynamic も き く な る こ と を shown し た. (3) で は, yesterday's annual に 発 し た GFP の リ ア ル タ イ ム モ ニ タ リ ン グ シ ス テ ム の プ ロ ト タ イ プ を with い て, but 伝 after import の 気 temperature が GFP content の 経 - に and when ぼ す を not broken 壊 で review 価 し た. Heritage 伝 child after import の 気 temperature に よ っ て GFP content が ピ ー ク に da す る ま で の days が different な る こ と を Ming ら か に す る と と も に, individual あ た り の purpose タ ン パ ク qualitative content の environmental elements 応 answer を review 価 す る on で は purpose, leaves don't の タ ン パ ク の grasp が important qualitative content で あ る こ と が shown さ れ た.

项目成果

Effects of light environment before gene transfer on the hemagglutinin productivity of Nicotiana benthamiana plants in a transient gene expression system

基因转移前光环境对瞬时基因表达系统中本塞姆塞姆氏烟草植物血凝素生产力的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 長野 宇規;吉川 夏樹;木村 匡臣;元永 佳孝;Ha Lan Thanh;Setiawan Budi Indra;馬場 蓉・斎藤 聖奈・岩田 直人・古海 誓一;Ryo Matsuda
• 通讯作者: Ryo Matsuda

一過性遺伝子発現法における遺伝子導入後のベンサミアナタバコ個体群の純光合成速度および蒸散速度

使用瞬时基因表达法测定基因转移后本塞姆氏烟草种群的净光合速率和蒸腾速率

• 发表时间: 2023
• 作者: Daisuke Takahashi;Takeshi Fujie and Tetsuji Senda;田中里奈，濱 武英，中村公人;山下剛史，粉川美踏，北村豊;金田 隆希・関 雄太郎・岩田 直人・古海 誓一;桐島健太朗・イ ジユン・富士原和宏・松田 怜
• 通讯作者: 桐島健太朗・イ ジユン・富士原和宏・松田 怜

Environment control and cultivation management for each stage of upstream production of Agrobacterium-mediated transient gene expression system using Nicotiana benthamiana whole plants and detached leaves

利用本塞姆氏烟草整株和离体叶进行农杆菌介导的瞬时基因表达系统上游生产各阶段的环境控制和栽培管理

• 发表时间: 2021
• 作者: Naomichi Fujiuchi;Ryo Matsuda
• 通讯作者: Ryo Matsuda

Effects of air temperature on the factors related to synthesis and degradation of a vaccine antigen protein transiently expressing in Nicotiana benthamiana leaves

气温对烟草叶片瞬时表达疫苗抗原蛋白合成和降解相关因素的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Patthasarun Pruksarojanakul;Ryo Matsuda
• 通讯作者: Ryo Matsuda

Plant-based recombinant protein production under controlled environment

受控环境下基于植物的重组蛋白生产

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryo Matsuda