ポジティブ／ネガティブマーカーを用いたタンパク質分泌経路の進化工学

グラム陰性菌のQuorum-sensingシステムは，膜透過性の高い分子(HSLs)をシグナルとして利用する非常に扱いやすいExpression system (遺伝子スイッチ)である。HSLsは種によって異なるacyl基構造をもっているが，QSレギュレータのシグナル特異性が低く，さらには標的とするDNA(Box)配列が似通っている。このため，QSシステムは相互に強く干渉しあい，これらをひとつの細胞内で独立に働かせること/複数遺伝子の発現を精緻にコントロールすることが困難であった。昨年度には，Agrobacterium tumefaciens由来のQSアクティベータTraRに我々の進化工学(機能選抜)手法を適用することで，天然QSシステムと，シグナル認識・標的配列の両面で直交性の高いTraシステムをそれぞれ取得した。本年度は，これらシステムを一つの細胞内へと導入し，直交的に実利用可能であることを示した。これまでにも，multi-cellular systemとしてDNA(Box)結合におけるクロストークを避け複数のQuorum-sensingシステムを直交的に使用する工夫がなされてきた。しかしながら，細胞ポピュレーションが外的環境(誘導条件etc…)に左右されるためシステムの堅牢性に大きな課題があった。本研究により得たQSシステムは，単一細胞内でも直交的に利用可能であるため，原理的にポピュレーションバランスの問題から解放され，非常に高い堅牢性を達成することができた。この成果は，29年度に論文として発表する予定である。

グラム陰性菌のQuorum-sensingシステムは，膜透過性の高い分子(HSLs)をシグナルとして利用する非常に扱いやすいExpression system (遺伝子スイッチ)である。HSLsは種によって異なるacyl基構造をもっているが，QSレギュレータのシグナル特異性が低く，さらには標的とするDNA(Box)配列が似通っている。このため，QSシステムは相互に強く干渉しあい，これらをひとつの細胞内で独立に働かせること/複数遺伝子の発現を精緻にコントロールすることが困難であった。昨年度には，Agrobacterium tumefaciens由来のQSアクティベータTraRに我々の進化工学(機能選抜)手法を適用することで，天然QSシステムと，シグナル認識・標的配列の両面で直交性の高いTraシステムをそれぞれ取得した。本年度は，これらシステムを一つの細胞内へと導入し，直交的に実利用可能であることを示した。これまでにも，multi-cellular systemとしてDNA(Box)結合におけるクロストークを避け複数のQuorum-sensingシステムを直交的に使用する工夫がなされてきた。しかしながら，細胞ポピュレーションが外的環境(誘導条件etc…)に左右されるためシステムの堅牢性に大きな課題があった。本研究により得たQSシステムは，単一細胞内でも直交的に利用可能であるため，原理的にポピュレーションバランスの問題から解放され，非常に高い堅牢性を達成することができた。この成果は，29年度に論文として発表する予定である。