yrammuS 要概三浦 謙治25Kenji MIURA土居 信英バイオ電池に有用な酸化還元酵素の進化工学26Nobuhide DOI植物にてタンパク質大量発現を実現させる基盤研究(2014年採択)Study for expression of valuable proteins in a mass using plants(Project 2014)(2014年採択)Evolutionary Engineering of Oxidoreductases for Biofuel Cells(Project 2014)37cell omics analysis as well as new methods at the single cell level for early diagnosis of cancers and virus in-fection diseases.植物を宿主としたタンパク質発現系では生産効率がネックとなっている．本研究では形質転換体におけるタンパク質の発現量を上昇させる方法として，lncRNAによるタンパク質発現(SINEUP)法の有効性を確認したところ，シロイヌナズナにおいて約1.4倍の発現上昇が確認された．また，Agro-infiltrationによる外来タンパク質の一過的発現系の改良を試みたところ，植物ウイルス由来のローリングサークル型DNA複製システムとHSPターミネーターを組み合わせることで発現上昇が見られることが明らかとなった．本方法により，可溶性タンパク質および膜タンパク質の生産に成功しており，植物細胞を用いたタンパク質の発現プラットフォームとしての可能性が見出された．The bottleneck of the protein expression system in plant cells is production efficiency. In this study, the lncR-NA system (SINEUP system) was applied and expression of the foreign protein was increased at 1.4 times in Arabidopsis. Moreover, we attempted to improve the transient expression system of the foreign protein by Agro-infiltration. Combination of rolling circle DNA replication system derived from plant virus and HSP terminator increased expression level of the foreign protein. By using this method, production of soluble pro-teins and membrane proteins was succeeded, suggesting potential platform for protein expression system in plant cells.本研究では，酵素型バイオ電池の高出力化・長寿命化に役立つ，高い活性と安定性を有する酸化還元酵素を汎用的かつ効率的にスクリーニングするための新しいシステムを開発した．このシステムは３つのマイクロ流体デバイスからなる．まず，「区画化用デバイス」により，酵素とその遺伝子を固定した磁性ビーズを１個ずつ含むように区画化した酵素反応液をマイクロ流路に順番に流し，次に，「検出用デバイス」により，ビーズ上の酵素活性により生じた酸化電流値をBDD電極により自動測定し，最後に，「選別用デバイス」により，活性が高い酵素を固定しているビーズのみを磁場を利用して選別・回収した．回収したビーズに固定されている酵素遺伝子をPCRにより増幅し，次の進化サイクルの鋳型とし，最終的に，得られた変異遺伝子の配列を容易に解読することができる．Here we developed a microfluidic total analysis system for high-throughput screening of oxidoreductases with high activity and stability in order to enhance the power output and lifetime of enzyme-based biofuel cells. Our system comprises three microfluidic devices. First, ʻencapsulating deviceʼ was used for mixing magnetic microbeads with enzymatic reaction buffer, which was encapsulated by oil phase. After enzyme re-actions in each compartment, second ʻactivity-measuring deviceʼ containing a BDD electrode was used for detection of the oxidation current of products in each compartment. Finally, ʻmicrobeads-sorting deviceʼ was used for magnetophoretic sorting based on a preset threshold of the oxidation current intensity, thereby select-
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