IGEM:Tokyo/2008/Minutes/1.22

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1/22のミーティングで出たアイデア

今回は過去のigemの研究を発表することが、主だったので、詳しく知りたいという方は、各発表者にお尋ねください。
①2007 Cambridge 殷
3つのプロジェクトを計画・・・1、Amplify2、Signal(ここまではE.coliを使った)3、Gram―positive chasis
実際に成功したのは1だけ。
1、Popsを増幅する
PoPS is the flow of RNA polymerase molecules along DNA (i.e., 'current' for gene expression). The PoPS level is set by the amount of RNA polymerase molecules that pass a specific position on DNA each second. (Cambridgeのwikiから引用)
promoterと発現させたい遺伝子の間にactiveterをいれて発現を増幅。
E.coliが生存するのにひつようなpromoterを使うと、E.coliの生存に影響してしまうので、virusのpromoterを使う。
virusのpromoter3種、activeter5種のパーツを作り、これらはampの程度に違いがある。
信号が小さいと成功するが、大きすぎるとvirus由来のpromoter、activeterなのでE.coliを殺してしまう。
2、クオラルセンシングによるシグナル伝達
クオラムセンシングの仕組み:あるprotein(遺伝子の発現を促進する)は発現されるが、細胞外へ分泌されるため、細胞内での濃度は低い。(このproteinは細胞内外を出たり入ったりする。濃度が低いと遺伝子発現されない)ただ、それをたくさんの細胞が発現したり、発現するものがたくさん集まったりすると、全体の濃度が上がるので、遺伝子が発現される。
Agr制御系の利用(Bucillusなどに存在するが、生存にどう必要なのかまだわかっていない機構。Accessory Gene regulator)
AgrにはAからDがあり、遺伝子はB、D、C、Aの順でコードされ、それぞれの遺伝子の役割は
agrB: (AIPを合成する膜タンパク質AgeBをコードする遺伝子)
agrD:(AIPの前駆体をコード。AgrBでAIPになる)
agrC: (AIPの受容体をコード。AgrCは膜タンパク質であり、そとでAIPを受容すると細胞内でAgrAをリン酸化。
agrA: (AgrCによりリン酸化されるAgrAをコード。リン酸化されたAgrAはP2、P3promoterに結合し、AgrBからAの転写を促進。)
Cambridgeは発信者と受信者にわけ、B、DをコードするものとC,Aをコードするものを作った。
残念ながら、B、Dをコードし、AIPの分泌をするE.coliをつくるまでしかいかなかった。
(失敗の原因とかは不明。Agr制御系にほかの物質の関与とかがあった?AgrCがうまくつくられなかった?とかいろいろ考えられます)
(病気のウイルスとかは数が少ないと毒素をださないが、抵抗力が落ちると増殖してあるていど数が増えると毒素を出し始める。 クオラルセンシングと似ているので、治療に使えないか。)
3、Gram陽性菌を使ってみよう
Gram陽性とは、グラム染色により紺青色あるいは紫色に染色される細菌の総称。
細胞膜が一重なので、物質を分泌しやすく、移動性が早い。
しかし、遺伝子操作がむずかしく、promoterを一つ作って終わり。
②Peking 2007 孫
いろんな入力(UVとか)を与えると色が変わるE.coli。
ある状態が何回起きたかをはかる計数器としての応用。
回路とかはPekingのWiki参照。
Tianjin 2007
Biodiode
ある一方向に遺伝子発現が続けられると蛍光タンパクを光らせるが、逆方向に読ませると、光らない。
generator→Amp|Block→Lamp→光る、generator→Block|Amp→×(Blockで止まる)
Flip-Flop
一つの状態を維持。proteinを利用したきりかえ。
③Rice 2007 田中
レスベラトールをビール酵母に作らせよう
レスベラトールはブドウの皮や赤ワインに含まれる成分です。ポリフェノールの一種で,天然の抗酸化物質です。
試験管内や動物実験の段階ですが,レスベラトロールは,血小板のねばつきを軽減し,通りやすく弾力のある血管を保つのに役立つことが分かっています。実験室で行なわれた研究では,レスベラトロールは,動物においてガンの進行を妨げることが報告されています。
レスベラトールはグルコースを原料とします。ビール酵母もグルコースからエタノールを合成するので簡単にできるかも、ということで行われました。
合成過程はA→<protein1>→B+C(CはAから合成されていないが、反応に必要なもの)→<protein2>→レスベラトール
protein1,2を発現させるようにすればよい。
これらのタンパク質の遺伝子と抗生物質耐性の遺伝子(ちゃんと導入された酵母のみを得るため)を導入したが、protein1のpromoterが作れず、失敗。
④McGill 2007 鈴木
Oscillater
LacⅠ,LuxI,LuxR,AIの利用
LuxIはAHLを合成。
LuxRはAHLと結合し、Lux promoterからの転写を促進する。
AHLは簡単に細胞の外に行くのでクオラルセンシングに有用。
以下の二種類の大腸菌を作る
A:LacIがないと働くpromoterーLuxAーpromoterーLuxR
B:Lux promoterーLacIーFPーLux promoterーaiiA
生じるサイクル
1、LacIがないのでLuxI、LuxRが発現上昇
2、LuxIがアHLを合成し、AHLとLuxR結合。Lux promoterが働く
3、LacIとFPとaiiAが発現
4、LacIがLuxIの発現を抑制し、aiiAがAHLを阻害。
このように、蛍光タンパクの発光の周期性がみられる。この周期の間隔は不明。
シミュレーションでは周期は8時間。
⑤Harverd 2007 島崎
ある場所に特異的に吸着(結合?)して、その場所でのみ特定の遺伝子発現する大腸菌の作成を目的。
(最終的にはがん細胞をターゲットとし、がん患部に薬を運べるようになれば・・・。)
1、targetに吸着する大腸菌の作成
2、吸着した時に外部に発信(クオラルセンシング)
3、遺伝子の発現
1、Niとstreptavidinに特異的に結合できることは分かっている。
Niとstreptavidinに磁性ビーズをつけ、MACS(磁気細胞分離法)で分離可能。
また、FACSを使った細胞分離も行いました。
Niとの結合には、大腸菌の膜protein―LppOmp―His―Niのようになっているので、まずはHisの部分が他のproteinでできるか調べたが、失敗。
2、クオラルセンシングは成功した。
3、FecAという、クエン酸鉄をだして遺伝子発現を促す遺伝子を導入したが、発現が多すぎて大腸菌が死んでしまって失敗。
⑥Valencia 2008 三津澤
1、冬眠する動物のミトコンドリア⇒UCPを使って水素イオン濃度勾配からATPではなく熱を発生。
これを酵母に組み込む。
2、温度制御システムを作る。
3、発生した熱は散逸してしまうので、うまく測れる温度計を作る。
1、2、温度は上げれるが、制御できなかった。だいたい、3,4度上がる。heatshockタンパクの活動域までいかない。
UCP+、UCP-、UCPmutant(Gly175△、Gly75△)で調べたが、mutantの温度感受性が高く、高い温度上昇がみられた。
おそらく、このチームは温度感受性の高いmutantを調べるのに時間をかけたのだろう。
温度上昇度は初期条件とグルコース濃度に依存する。
⇒では温度を下げるためにはどうすればいいか。
外気温の調節や吸熱反応の利用?
3、保温ビンと断熱材、温度を電気に変換する装置、微小な電流も計測できる装置で作れた。
<自分たちのチームも工学系が多いから、装置も自分たちで作っても面白いかも>
⑦UCSF 2008 馬谷
エピジェネティックのシステムの制御
エピジェネティック(ヒストンというDNAにくっついているタンパク質のアセチル化、DNAのメチル化、スプライシングなどにより、真核生物においてDNAの配列以外で遺伝子発現の調節をすること)
1、酵母を用いて、ヒストンの脱アセチル化(アセチル化が起きると転写因子がDNAに結合でき、転写が起きる)を人為的に起こし、遺伝子発現の制御をする
2、遺伝子発現と抑制の数理モデルを作る
1、i)LexA DNA binding domain-Sir2(Sir2は脱アセチル化酵素)をコードするもの(たぶんプラスミド)とii)LexA DNA binding配列をもつもの(酵母DNA)をつくる。
ii)の下流にはGFPの遺伝子をいれ、i)があるとGFPの発現が抑制され、発光が消える。
i)のpromoterはガラクトースがあるときのみ働くモノを使う。
GFPをコードしないものをコントロールに使ったところ、ちゃんと抑制されていることが確認。
また、二本鎖DNAの両方の発現を抑制することが確認され、LexA結合部位から3000塩基まで発現抑制されることがわかった。
発現抑制の時間は約6時間であり、これは酵母の3世代分にあたる。(しかし、ガラクトース導入から6時間としていたので、単に発現までに時間がかかっただけとも考えられる。Craigさんのおっしゃるとおりでした)
2、Gardnerモデルを使ってモデル化し、パラメーターの値をかえて、検証。具体的な式とかはHPを参照してください。
研究アイデアについて
・メモリーデバイスは難しそうなので、光合成する生物を使って何かできないか。
ATPのエネルギーを機械的なエネルギーに。by アイン
磁性ビーズを細菌につけて、動かせば・・・。少しでも電流起こせたらすごいと思う。
・蛍光たんぱくにGRBがある。純粋な三原色なので何かできないか。
アクチベーターとプロモーターで発現自在だし。