Construction of genome-free Escherichia coli giant spheroplasts and their application in synthetic biology

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近年、細胞システムの人工構築を狙った合成生物学が注目を集めており、多くの研究者が目的の機能性を備えた「細胞」の人工的な構築を試みている。そのアプローチには主に２種類あり、１つに既存の細胞を遺伝子組換え技術などを利用して目的の機能性を備えた細胞に改変していくトップダウンアプローチがあり、もう１つは脂質分子などの両親媒性分子や油中水滴などで区画化された人工細胞の内部に目的の機能性を構築していくボトムアップアプローチである。本研究では自然界に存在する細胞の１つである大腸菌をボトムアップ合成生物学におけるツールとして用いるための基盤技術構築を目指している。特に、大腸菌ジャイアントスフェロプラスト(ＧＳ)を合成生物学研究のツールとして用いるために、その遺伝子発現活性を改善することを目的としている。2022年度は大腸菌ＧＳの遺伝子発現活性を改善するためのプラスミド(Ｐ１)の構築とゲノムＤＮＡを分解して人工細胞に組込む機能性との干渉を軽減するためのプラスミド(Ｐ２)の構築、更に大腸菌ＧＳとリポソームを融合し、融合細胞内の遺伝子発現を誘導するためのマイクロ流体デバイスの構築に取り組んだ。Ｐ１/２の構築についてはＤＮＡの設計、分割したオリゴＤＮＡのギブソンアセンブリーを用いたプラスミド化を行った。このプラスミドの設計の際、構築したプラスミドが大腸菌へ与える効果を評価するためのゲノム編集株作製の必要性が生じたため、そのためのプラスミドについても設計・構築を行った。マイクロ流体デバイスについては選択的なペアリングと電気融合が可能な構造を設計・構築し、デバイス内でのジャイアントリポソームの選択的ペアリングと電気融合を達成した。