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濃縮されたDNAにより安定化される相分離液滴を容器とした、進化する人工細胞の構築

使用浓缩 DNA 稳定的相分离液滴作为容器构建不断进化的人造细胞

基本信息

批准号：
22KJ1130
负责人：
藪田萌
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1130/
关键词：
人工細胞相分離 DNA自己複製

项目摘要

「生命とは何か」を理解するには、生細胞に対する分析的アプローチに加えて、最小限の要素から生命現象を再構成した人工細胞を創出する構成的アプローチが不可欠である。人工細胞研究において私たちが目指す一つの到達目標は、あらゆる生命が普遍的に有する進化能の再現である。自律進化する人工細胞が満たす要件の1つとして区画の自己成長があげられるが、内部反応と共役して成長する系はほとんど報告例がない。近年液-液相分離により形成された液滴が物質透過性の良さから人工細胞の区画として注目されている。Dextran(Dex)とPolyethylene Glycol (PEG)の２成分系の液液相分離現象において、Dex相分離液滴がDNAを濃縮することは以前から報告されていたが、私は修士課程の研究においてその相分離が内部に濃縮されたDNAによって安定化されることを発見した。本年度は、修士課程での発見にもとづいて、内部でのDNA複製と共役して区画が成長する系の構築を目指した。具体的には、DNA合成酵素をコードした鋳型DNAと遺伝子発現のための分子システムを搭載したDex液滴型人工細胞モデルを作成した。これによって、人工細胞内部での遺伝子発現によってDNAが自己複製し、これに駆動されて自己成長する人工細胞リアクタの創出に成功した。人工細胞系において内部反応と共役して成長する系はほとんど報告例がない中で、内部での自己複製により成長する系を構築したことは大きな成果であり、進化能を持つ人工細胞の構築への可能性を広げたと言える。

"Life is not easy to understand, the analysis of biological cells is not easy to understand, the minimum elements of biological phenomena are not easy to understand, the artificial cells are not easy to understand." Artificial cell research is aimed at achieving the goal of universal evolution of life. An artificial cell that is self-regulating grows by itself, and by internal reaction grows by itself. In recent years, liquid-liquid phase separation has attracted much attention, such as the formation of liquid droplets, the improvement of material permeability, and the development of artificial cells. The phenomenon of liquid-liquid phase separation of Dextran(Dex) and Polyethylene Glycol (PEG) was reported in the past. This year, the development of the curriculum, internal DNA replication and co-operation, and the construction of the system are directed. Specific DNA synthesis enzymes are used to produce DNA and DNA molecules. The DNA replication and growth of artificial cells were successfully achieved by gene discovery in artificial cells. Artificial cell lines are capable of internal replication, growth and development, and the possibility of evolution in artificial cell construction is discussed.