豊橋技術科学大学 大学院工学研究科 環境・生命工学系 生命科学研究室

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RESEARCH

主な研究テーマ


1.RNAワールド仮説の補強あるいは改訂

生命誕生以前の原始地球上では自己複製などの機能を持ったRNAのみからなるRNAワールドが真っ先に出来上がったとする説、 すなわち「RNAワールド仮説」が唱えられています。現在の生命起源モデルとして最も有力な説ですが、 (1)自己複製するRNAが見つかっていない、(2)RNAはDNAと比較して不安定、 (3)RNAワールド仮説には膜構造のような外界と区別する構造の存在は考慮されていない、等々の問題点が指摘されています。 最近、我々はこれらいくつかの問題点を解決し得る性質を示す複数のRNAを発見しました。 このRNAを詳しく調べ、原始地球上でありえたRNAワールドを実験室レベルで再現、検証することによって、 RNAワールド仮説の補強あるいは改訂を目指します(どちらかというと新説を唱えたい)。



2.自己複製する人工RNA(リボザイム)の創製

1でRNAワールドを相手にすると宣言した以上、自己複製能を持つ(あるいは複製能を持つ)RNA(リボザイム)の創製は避けては通れません。 もしこのようなリボザイムが創れたとすると、自己増幅するRNA型人工生命体の構築も夢ではありません。



3.機能性RNAを用いて天然高分子(アガロース)のゾル-ゲル転移を制御する(形状をコントロールする)技術の開発(RNA工学と高分子科学の融合)

このテーマは、RNA工学と高分子科学の融合による新規な研究領域を開拓する研究です。
我々が所属する研究グループでは、アガロースに結合能を示す人工RNA(RNAアプタマー)を試験管内人工進化法によって取得することに成功しています。このアプタマーをRNA工学的に改変することで、ミクロレベルでのアガロースのゾル-ゲル転位に成功しています。 この手法をブラッシュアップし、外部刺激(光、pH、イオン、低分子等)に応じてアガロースのゾル‐ゲル転移を制御する手法を開発します。 例えばナノロボットの動力部、ドラッグデリバリー用マテリアル、バイオセンサー等への応用を想定しています。
また、ゾル-ゲル転移は生命の起源においても重要な役割を果たしたとする説もあります。上記の工学的な応用だけでなく、生命の起源を考察する際のモデル系としての応用も視野に入れています。



4.微生物を利用してRNA医薬品(機能性RNA)を安価かつ大量に生産するための基礎研究

微生物を培養するだけで、培養液中に機能性RNAを大量に生産させる研究です。微生物の生理学的な特徴、 特に自己溶菌(増殖した微生物のなかの一部が勝手に自爆するメカニズム)、クオラムセンシング (自分の周りに仲間や別者がどのくらい生息しているかを検知して同盟を組んだり嫌がらせをするメカニズム)、 緊縮応答(炭素源や窒素源などの生命維持活動に必要な栄養素が枯渇してひもじくなった時に何とかサバイバルするためのメカニズム) を生化学的手法および分子生物学的手法によって明らかにし、この微生物が快適に機能性RNAを生産してくれるような改変 (培養方法の改変、遺伝子改変など)を行っていきます。



5.その他①

生命の起源と進化は切っても切れない関係にあります。そこで「進化」をキーワードにした研究等も行っています。生命の起源、RNAワールド、RNPワールドなどを想定した進化実験を通して、生命体誕生に至るまでのあり得た進化の歴史を(一部でもよいので)再現したいと考えています。



5.その他②

生命の定義は、1外界と区別するための構造(膜構造など)を持つ、2自分自身で生きていける(代謝する)、3子孫を残す能力がある(自己複製能がある)、の3つを同時に満たすことです(4つ目に「進化する」を入れる場合もあります)。この3つの条件を満たす生命体(もどき)を試験管内で一から再構築することは究極の目標ですが、まだまだその道のりは長いと言わざるをえません。そこで、手始めとして代謝の無い生命体モデルの構築を目指します。



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