標的DNAのあらゆる塩基を自在に直接変換できる人工酵素技術の創出

• 研究課題/領域番号: 17H04994
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: システムゲノム科学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 西田 敬二 神戸大学, 先端バイオ工学研究センター, 教授 (10620338)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円); 2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2019年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2017年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
• キーワード: ゲノム編集 / CRISPR / 塩基編集 / 合成生物学 / Target-AID / Base editing / synthetic biology / 合成生物 / バイオテクノロジー / ゲノム / 遺伝子

研究成果の概要

新たな塩基編集技術として、DNAグリコシラーゼを母体として細胞内でゲノム不安定性をもたらさずに発現可能であり、かつ標的化された領域に限定してチミンを脱塩基できる人工酵素の作成に成功した。これによってチミンから別の塩基への変換が可能になった。さらに脱塩基後の修復に関わる因子を加えることで効率を上昇させた。そして汎用性を高めるべくCRISPRの亜種との組み合わせでの動作も見出すことができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生物のゲノムを書き換えることができる新たなゲノム編集技術として、これまで困難であったTの一文字の書き換えに関わる酵素について、自然界では異なる文字を認識する酵素を改変することによって新たに生み出すことに成功した。これによってより自由度の高いゲノム情報の書き換えが可能になり、遺伝子治療法や、微生物・農水産物の育種技術として応用可能性が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient base editing in tomato using a highly expressed transient system (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuan Shaoze、Kawasaki Shunsuke、Abdellatif Islam M. Y.、Nishida Keiji、Kondo Akihiko、Ariizumi Tohru、Ezura Hiroshi、Miura Kenji
  • 雑誌名: Plant Cell Reports 巻: 40 号: 4 ページ: 667-676
  • DOI: 10.1007/s00299-021-02662-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] CRISPR-derived genome editing technologies for metabolic engineering (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishida Keiji、Kondo Akihiko
  • 雑誌名: Metabolic Engineering 巻: 63 ページ: 141-147
  • DOI: 10.1016/j.ymben.2020.12.002
• [雑誌論文] Multiple gene substitution by Target-AID base-editing technology in tomato (2020)
  • 著者名/発表者名: Hunziker Johan、Nishida Keiji、Kondo Akihiko、Kishimoto Sanae、Ariizumi Tohru、Ezura Hiroshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 20471-20471
  • DOI: 10.1038/s41598-020-77379-2
  • NAID: 120007028992
• [雑誌論文] Fruit setting rewires central metabolism via gibberellin cascades (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinozaki Yoshihito et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 号: 38 ページ: 23970-23981
  • DOI: 10.1073/pnas.2011859117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Production of Herbicide-Sensitive Strain to Prevent Volunteer Rice Infestation Using a CRISPR-Cas9 Cytidine Deaminase Fusion (2020)
  • 著者名/発表者名: Komatsu Akira、Ohtake Miki、Shimatani Zenpei、Nishida Keiji
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 11 ページ: 00925-00925
  • DOI: 10.3389/fpls.2020.00925
• [雑誌論文] Base editors for simultaneous introduction of C-to-T and A-to-G mutations (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakata Rina C.、Ishiguro Soh、Mori Hideto、Tanaka Mamoru、Tatsuno Kenji、Ueda Hiroki、Yamamoto Shogo、Seki Motoaki、Masuyama Nanami、Nishida Keiji、Nishimasu Hiroshi、Arakawa Kazuharu、Kondo Akihiko、Nureki Osamu、Tomita Masaru、Aburatani Hiroyuki、Yachie Nozomu
  • 雑誌名: Nature Biotechnology 巻: na 号: 7 ページ: 865-869
  • DOI: 10.1038/s41587-020-0509-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mammalian synthetic biology by CRISPRs engineering and applications (2019)
  • 著者名/発表者名: Katayama Kenta、Mitsunobu Hitoshi、Nishida Keiji
  • 雑誌名: Current Opinion in Chemical Biology 巻: 52 ページ: 79-84
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2019.05.020
• [雑誌論文] A method using electroporation for the protein delivery of Cre recombinase into cultured Arabidopsis cells with an intact cell wall (2019)
  • 著者名/発表者名: Furuhata Yuichi、Sakai Ayako、Murakami Tomi、Morikawa Mone、Nakamura Chikashi、Yoshizumi Takeshi、Fujikura Ushio、Nishida Keiji、Kato Yoshio
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 2163-2163
  • DOI: 10.1038/s41598-018-38119-9
  • NAID: 120006559318
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted Base Editing with CRISPR-Deaminase in Tomato (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimatani Zenpei、Ariizumi Tohru、Fujikura Ushio、Kondo Akihiko、Ezura Hiroshi、Nishida Keiji
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1917 ページ: 297-307
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8991-1_22
  • ISBN: 9781493989904, 9781493989911
• [雑誌論文] Herbicide tolerance-assisted multiplex targeted nucleotide substitution in rice (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimatani Zenpei、Fujikura Ushio、Ishii Hisaki、Terada Rie、Nishida Keiji、Kondo Akihiko
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 20 ページ: 1325-1331
  • DOI: 10.1016/j.dib.2018.08.124
  • NAID: 120006543325
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo targeted single-nucleotide editing in zebrafish. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S., Yoshioka, S., Nishida, K., Hosokawa, H., Kakizuka, A., and Maegawa, S.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 8 号: 1 ページ: 11423-11423
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29794-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Targeted nucleotide editing technologies for microbial metabolic engineering (2018)
  • 著者名/発表者名: Arazoe, T., Kondo, A., Nishida, K.
  • 雑誌名: Biotechnology Journal 巻: 13 号: 9 ページ: 170596-170596
  • DOI: 10.1002/biot.201700596
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inheritance of co-edited genes by CRISPR-based targeted nucleotide substitutions in rice (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimatani Zenpei、Fujikura Ushio、Ishii Hisaki、Matsui Yusuke、Suzuki Minoru、Ueke Yuki、Taoka Ken-ichiro、Terada Rie、Nishida Keiji、Kondo Akihiko
  • 雑誌名: Plant Physiology and Biochemistry 巻: 131 ページ: 78-83
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2018.04.028
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic and physiological basis for antibody production by Kluyveromyces marxianus (2018)
  • 著者名/発表者名: Nambu-Nishida Yumiko、Nishida Keiji、Hasunuma Tomohisa、Kondo Akihiko
  • 雑誌名: AMB Express 巻: 8 号: 1 ページ: 56-56
  • DOI: 10.1186/s13568-018-0588-1
  • NAID: 120006462314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deaminase-mediated multiplex genome editing in Escherichia coli (2018)
  • 著者名/発表者名: Banno S, Nishida K, Arazoe T, Mitsunobu H and Kondo A.
  • 雑誌名: Nature Microbiology 巻: 3 号: 4 ページ: 423-429
  • DOI: 10.1038/s41564-017-0102-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a comprehensive set of tools for genome engineering in a cold- and thermo-tolerant Kluyveromyces marxianus yeast strain (2017)
  • 著者名/発表者名: Nambu-Nishida Yumiko、Nishida Keiji、Hasunuma Tomohisa、Kondo Akihiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 8993-8993
  • DOI: 10.1038/s41598-017-08356-5
  • NAID: 120006346142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glycosyltransferase MDR1 assembles a dividing ring for mitochondrial proliferation comprising polyglucan nanofilaments (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Yamato, Kuroiwa Haruko, Shimada Takashi, Yoshida Masaki, Ohnuma Mio, Fujiwara Takayuki, Imoto Yuuta, Yagisawa Fumi, Nishida Keiji, Hirooka Shunsuke, Misumi Osami, Mogi Yuko, Akakabe Yoshihiko, Matsushita Kazunobu, Kuroiwa Tsuneyoshi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 114 号: 50 ページ: 13284-13289
  • DOI: 10.1073/pnas.1715008114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Beyond Native Cas9: Manipulating Genomic Information and Function (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsunobu Hitoshi、Teramoto Jun、Nishida Keiji、Kondo Akihiko
  • 雑誌名: Trends in Biotechnology 巻: 35 号: 10 ページ: 983-996
  • DOI: 10.1016/j.tibtech.2017.06.004
• [図書] 完全版 ゲノム編集実験スタンダード (2019)
  • 著者名/発表者名: 中井明日也，Ang Li，西田敬二
  • 総ページ数: 386
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758122443