システム生物学統合研究チーム
チームリーダー
倉光 成紀 (D.Sci.)
高度好熱菌 Thermus thermophilus HB8 は、約 80℃ の温泉などで棲息し、遺伝子操作系が確立している生物です。このような極限環境で棲息する生物は、遺伝子数が少なくて生物進化の起源に近く、ヒトを含めたあらゆる生物に共通で基本的な生命現象が進化の過程で "維持"あるいは"濃縮" されてきたと考えられています。この好熱菌をモデル生物として利用し、蛋白質を始めとする生体分子の立体構造と機能をもとにして、一つの細胞全体の生命現象を原子レベル（物理化学的レベル）で理解し、シミュレーション予測を可能にすることが本プロジェクトの最終目標です。 そのための研究は以下の ４ 段階から成り、各段階は同時進行で遂行中です。
第 １ 段階： ゲノムワイドな蛋白質の立体構造解析。
第 ２ 段階： ゲノムワイドな蛋白質の分子機能解析。
第 ３ 段階： 各細胞内システムの各論的個別解析。
第 ４ 段階： 予測可能なレベルのシステム生物学（シミュレーション）。
本プロジェクトでは、上の各段階において、イメージングに重点を置いた解析を行います。このようにしてシステム生物学の学問基盤が整備でき、シミュレーションが生命現象の単なる説明ではなく、生命現象を予測できる段階に達すれば、「生命現象を理解できた」と言える時代に近づきます。ヒトなどの場合には、さらに、組織レベル、個体レベルでの理解が必要となりますが、そのような学問基盤の構築によって、ヒトの病気の治療や予防も大きく様変わりすると期待されます。 現在までに、高度好熱菌の全蛋白質 2,200 種類のうち約 22% の構造解析に成功し、本高度好熱菌は、全生物中で「蛋白質の立体構造解析された割合がもっとも高い生物」となり、原子分解能で生命現象を理解するためのモデル生物として、最も適した生物種となりました。私たち統合研究チームは、グループ内の機能解析第 １・第 ２ チーム、さらに国内外の研究者のための研究基盤整備の中心的役割を担っており、蛋白質の構造・機能解析のための、発現用プラスミドや遺伝子破壊用プラスミドなどを公開している他、蛋白質の発現条件、精製法、および結晶化などの情報も公開しています。さらに、まだ約 500 種類残されている、「あらゆる生物に共通な基本的生命現象に関与すると期待される機能未知蛋白質質」の機能同定のために、ゲノムワイドな mRNA、蛋白質、代謝物質の解析を行うとともに、膜蛋白質や複合体蛋白質を構造解析するための方法の開発や、イメージングへ向けたパイロット研究も、機能解析第 １・第 ２ チームと共同で行っています。
- システム生物学
- バイオイメージング（細胞イメージング； 分子イメージング）
- 構造ゲノム科学
- 機能ゲノム科学（遺伝子破壊株、トランスクリプトミックス、プロテオミックス、メタボロミックス）
- タンパク質の機能発見研究
- Nakane, S., Wakamatsu, T., Masui, R., Kuramitsu, S., and Fukui, K.:
"In Vivo, In Vitro, and X-ray Crystallographic Analyses Suggest the Involvement of an Uncharacterized Triose-phosphate Isomerase (TIM) Barrel Protein in Protection Against Oxidative Stress"
J. Biol. Chem. 286, 41636-41646 (2011) - Yamamoto, T., Iino, H., Kim, K., Kuramitsu, S., and Fukui, K.:
"Evidence for ATP-dependent Structural Rearrangement of Nuclease Catalytic Site in DNA Mismatch Repair Endonuclease MutL"
J. Biol. Chem. 286, 42337-42348 (2011) - Wakamatsu, T., Kim, K., Uemura, Y., Nakagawa, N., Kuramitsu, S., and Masui, R.:
"Role of RecJ-Like Protein with 5'-3' Exonuclease Activity in Oligo(deoxy) Nucleotide Degradation"
J. Biol. Chem. 286, 2807-2816 (2011) - Wakamatsu, T., Kitamura, Y., Kotera, Y., Nakagawa, N., Kuramitsu, S., and Masui, R.:
"Structure of RecJ Exonuclease Defines Its Specificity for Single-Stranded DNA"
J. Biol. Chem. 285, 9762-9769 (2010) - Ooga, T., Ohashi, Y., Kuramitsu, S., Koyama, Y., Tomita, M., Soga, T., and Masui, R.:
"Degradation of ppGpp by Nudix Pyrophosphatase Modulates the Transition of Growth Phase in the Bacterium Thermus thermophilus."
J. Biol. Chem. 284, 15449-15456 (2009) - Iino, H., Naitow, H., Nakamura, Y., Nakagawa, N., Agari, Y., Kanagawa, M., Ebihara, A., Shinkai, A., Sugahara, M., Miyano, M., Kamiya, N., Yokoyama, S., Hirotsu, K., and Kuramitsu, S.:
"Crystallization Screening Test for the Whole-Cell Project on Thermus thermophilus HB8"
Acta Cryst. F64, 487-491 (2008) - Mitani, Y., Lezhava, A., Kawai, Y., Kikuchi, T., Oguchi-Katayama, A., Kogo, Y., Itoh, M., Miyagi, T., Takakura, H., Hoshi, K., Kato, C., Arakawa, T., Shibata, K., Fukui, K., Masui, R., Kuramitsu, S., Kiyotani, K., Chalk, A., Tsunekawa, K., Murakami, M., K.:
"Rapid SNP Diagnostics Using Asymmetric Isothermal Amplification and a New Mismatch-Suppression Technology."
Nat. Methods, 4, 257-262 (2007) - Sasaki, H. M., Sekine, S., Sengoku, T., Fukunaga, R., Hattori, M., Utsunomiya, Y., Kuroishi, C., Kuramitsu, S., Shirouzu, M., and Yokoyama, S.:
"Structural and Mutational Studies of the Amino Acid-Editing Domain from Archaeal/Eukaryal Phenylalanyl-tRNA Synthetase"
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103, 14744-14749 (2006) - Hashimoto, Y., Yano, T., Kuramitsu, S., Kagamiyama, H.:
"Disruption of Thermus thermophilus Genes by Homologous Recombination Using a Thermostable Kanamycin-resistant Marker"
FEBS Lett., 506, 231-234 (2001) - Yokoyama, S., Hirota, H., Kigawa, T., Yabuki, T., Shirouzu, M., Terada, T., Ito, Y., Matsuo, Y., Kuroda, Y., Nishimura, Y., Kyogoku, Y., Miki, K., Masui, R., Kuramitsu, S.:
"Structural Genomics Projects in Japan"
Nat. Struct. Biol., 7, 943-945 (2000)
主宰者
- 倉光 成紀
- チームリーダー
スタッフ研究員
- 岡田 眞里子
- 柴田 武彦
- 宮武 秀行
- 福井 健二
- 研究員
ポスドク
- 飯野 均
- 特別研究員
技術系アシスタント
- 松本 香代子
- テクニカルスタッフ
- 有馬 登志
- テクニカルスタッフ