チューリングパターンを形成する大腸菌の合成生物学的手法による作製

使用合成生物学方法创建形成图灵模式的大肠杆菌

• 批准号: 09J09649
• 负责人: 鮎川 翔太郎
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J09649/
• 关键词: 合成生物学; 人工遺伝子回路; 生体分子システム; パターン形成; 細胞間コミュニケーション

本研究は、人工遺伝子回路によりチューリングパターンを形成する大腸菌を作ることで、細胞集団を時間的空間的に制御可能な生体分子システムの設計原理に関する知見を深めることを目的とする。この人工遺伝子回路の作製のために必要な遺伝子部品としては、アクチベーター分子とインヒビター分子の存在に応答して遺伝子転写調節を行う拡散シグナル分子応答回路と、二種類の転写制御タンパク質によって制御を受ける遺伝子AND回路プロモーターがある。これらの部品のうちインヒビター応答回路だけ唯一活性の確認ができていなかったが、これは二種類目のシグナル分子に応答した遺伝子発現の系が大腸菌内でうまく動かないことに起因していた。昨年度は二種類目のシグナル分子としてautoinducer-IIをもちいることを考え研究を進めてきたが、autoinducer-IIに応答した遺伝子の発現を確認することはできなかった。そこで本年度からはシグナル分子を3OC12HSLに変更することとし、これに応答する遺伝子発現系を含むプラスミドを新たに作製した。作製した遺伝子発現系を大腸菌に導入し、3OC12HSLで誘導したところ目的タンパク質の発現が確認できた。この結果は二種類目のシグナル分子に応答した遺伝子発現の系が確立できたことを示している。また上述のシグナル応答回路とは別にリガンドと特異的に結合して自己切断を起こすアプタザイムを用いて、flavin mononucleotideとの結合に応答して任意の配列をもったRNA鎖を出力するシグナル応答回路の作製にも成功した。これらの結果により、大腸菌にチューリングパターンを形成させるために必要な遺伝子部品である二種類の転写制御タンパク質によって制御を受ける遺伝子AND回路プロモーターと、二種類の拡散性シグナル分子応答回路が全て完成したといえる。

In this study, the artificial genetic subcircuit was formed and the coliform bacteria were produced and the cells were assembled. The control of time and space is possible based on the design principle of biological molecules and the depth of knowledge and purpose.このArtificial Relic Circuit ののためにRequired Relic Components としては、アクチベーターmolecule とインヒビターmolecule のexistent に応answer して缝子転WRITTEN Adjustment of を行う拡san シグナルmolecule 濜路 と, two types of の転WRITE control タンパク性によってcontrolをReceivedける伝子AND路プロモーターがある.これらのpartsのうちインヒビター応路だけ unique active のconfirmation ができていなかったが、これはCategory のシグナルmolecule に応respond した缝子発 appear の Department でうまくかないことにcause していた in the coliform bacteria. Last year's two categories of molecular autoinducer-II autoinducer-II research progressめてきたが、autoinducer-IIに応 Answer した伝子の発appears をconfirmation することはできなかった.そこでThis year's からはシグナルmolecule を3OC12HSL に変 Update することとし, これに応 Answer する伝子発 appear to be made by を むプラスミドを新たに. The production method is that the coliform bacteria are introduced and the 3OC12HSL is induced and the purpose is to confirm the quality of the product.このRESULTS は Two kinds of categories のシグナルmolecules に応respond した缝子発 appear のLINE がEstablish できたことをshow している.またThe above-mentioned のシグナル応 Answer Road とは比にリガンドとSpecial にcombinationしてSelf-cut を开こすアプタザイムを用いて、flavin The combination of mononucleotide and the random combination of the RNA lock and the output of the RNA are successful.これらのRESULTS により, coliform にチューリングパターンをformさせるためにNecessary な伝子Component である二级の転写窿ンパクThe quality control system and the circuit system are completed, and the two types of components are dispersed and the circuit is completed.

项目成果

Construction of a genetic AND gate under a new standard for assembly of genetic parts.

• DOI: 10.1186/1471-2164-11-s4-s16
• 发表时间: 2010-12-02
• 期刊: BMC genomics
• 影响因子: 4.4
• 作者: Ayukawa S;Kobayashi A;Nakashima Y;Takagi H;Hamada S;Uchiyama M;Yugi K;Murata S;Sakakibara Y;Hagiya M;Yamamura M;Kiga D
• 通讯作者: Kiga D

Development of an RNA aptamer-based molecular detection device for in vitro synthetic biology

开发基于RNA适体的体外合成生物学分子检测装置

• 发表时间: 2011
• 作者: Ayukawa S;Takinoue M;Kiga D;Shotaro Ayukawa;Shotaro Ayukawa
• 通讯作者: Shotaro Ayukawa

Tunable synthetic phenotypic diversification on Waddington's landscape through autonomous signaling

• DOI: 10.1073/pnas.1105901108
• 发表时间: 2011-11-01
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Sekine, Ryoji;Yamamura, Masayuki;Kiga, Daisuke
• 通讯作者: Kiga, Daisuke