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細胞機能の全合成を目指して:合成生物学によって細胞ダイナミクスを再構成する

Toward total synthesis of cell function: Reconstituting cell dynamics with synthetic biology

Reviews

Sci. Signal. 09 Feb 2016:
Vol. 9, Issue 414, pp. re1
DOI: 10.1126/scisignal.aac4779

Allen K. Kim1,2,3, Robert DeRose1,2,*, Tasuku Ueno4,†, Benjamin Lin3,5,6,†, Toru Komatsu4,7,†, Hideki Nakamura1,2, and Takanari Inoue1,2,3,7,*

1 Department of Cell Biology, School of Medicine, Johns Hopkins University, 855 N. Wolfe Street, Baltimore, MD 21205, USA.
2 Center for Cell Dynamics, School of Medicine, Johns Hopkins University, Baltimore, MD 21205, USA.
3 Department of Biomedical Engineering, Johns Hopkins University, Baltimore, MD 21205, USA.
4 Graduate School of Pharmaceutical Sciences, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033, Japan.
5 Systems Biology Institute, Yale University, 840 West Campus Drive, West Haven, CT 06516, USA.
6 Department of Biomedical Engineering, Yale University, West Haven, CT 06516, USA.
7 Precursory Research for Embryonic Science and Technology, Japan Science and Technology Agency, 4-1-8 Honcho Kawaguchi, Saitama 332-0012, Japan.

* Corresponding author. E-mail: jderose1@jhmi.edu (R.D.); jctinoue@jhmi.edu (T.I.)

† These authors contributed equally to this work.

要約  細胞分化や貪食などの生物学的現象は、多細胞生物において細胞が重要な生理的役割を果たすことを可能にする基本過程である。合成生物学の分野において、これらの挙動の研究は、基礎にあるシグナル伝達経路の主要成分をリアルタイムで操作し測定するための、幅広い分子ツールの使用に依存している。このReviewでは、オプトジェネティクスや化学的に誘導された二量体化などの技術を用いて細胞中で細胞挙動を再構成する、ボトムアップ手法として知られる合成生物学の一群のツールに注目する。これらの手法は、シグナル伝達ネットワーク内の因果関係を明らかにする上できわめて重要であるだけでなく、特定の細胞機能に必要な最小限のシグナル伝達成分を同定するためにも重要である。細胞の増殖と分化におけるタンパク質活性の時間依存的な調整や、貪食の再構成、走化性の再構成、アクチン再構築の調節などの、幅広い細胞および分子現象に、これらのシステムを用いた研究について論じる。最後に、合成生物学が医学に貢献する可能性を論じる。

Citation: A. K. Kim, R. DeRose, T. Ueno, B. Lin, T. Komatsu, H. Nakamura, T. Inoue, Toward total synthesis of cell function: Reconstituting cell dynamics with synthetic biology. Sci. Signal. 9, re1 (2016).

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