分子応答性RNAプロセシングシステムの開発と人工シュードリボスイッチへの応用

• 研究課題/領域番号: 25708027
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 小川 敦司 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 准教授 (30442940)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2014年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
• キーワード: リボスイッチ / プロセシング / tRNA / 核酸検出

研究成果の概要

真核生物の細胞抽出液中における未成熟tRNAの末端プロセシングおよび分解速度を調査した後、その結果に基づいて、標的分子に応答して成熟化する未成熟tRNAプローブを設計し、新規分子応答性遺伝子発現システム『シュードリボスイッチ』の開発につなげた。本システムは、任意分子に対して合理的に構築可能であるだけでなく、その機構上の利点から、既存の人工システムよりも高いスイッチング効率を発揮できる。また、分子応答性を核酸に拡張し、高感度・高選択性の核酸検出バイオセンサーを開発した。さらに、非天然アミノ酸導入用tRNAプローブ骨格の合理的最適化や、発現ON時の翻訳を促進させるmRNA非翻訳領域の同定を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Biofunction-assisted DNA detection through RNase H-enhanced 3' processing of a premature tRNA probe in a wheat germ extract (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Ogawa, Junichiro Tabuchi, Yasunori Doi, Masashi Takamatsu
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 26 号: 15 ページ: 3658-3661
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2016.05.091
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rational optimization of amber suppressor tRNAs toward efficient incorporation of a non-natural amino acid into protein in a eukaryotic wheat germ extract (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Ogawa,* Yuki Namba, Mai Gakumasawa
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 14 号: 9 ページ: 2671-2678
  • DOI: 10.1039/c5ob02533h
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biofunction-assisted aptasensors based on ligand-dependent 3’ processing of a suppressor tRNA in a wheat germ extract (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Ogawa,* Junichiro Tabuchi
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 13 号: 24 ページ: 6681-6685
  • DOI: 10.1039/c5ob00794a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation of end processing and degradation of premature tRNAs and their application to stabilization of in vitro transcripts in wheat germ extract (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Ogawa,* Yasunori Doi
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 13 号: 4 ページ: 1008-1012
  • DOI: 10.1039/c4ob02221a
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Engineering of Ribosomal Shunt-Modulating Eukaryotic ON Riboswitches by Using a Cell-Free Translation System (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Ogawa*
  • 雑誌名: Methods Enzymol. 巻: 550 ページ: 109-128
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2014.10.033
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of short untranslated regions that sufficiently enhance translation in high-quality wheat germ extract (2014)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Ogawa,* Junichiro Tabuchi, Yasunori Doi
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 24 号: 16 ページ: 3724-3727
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2014.07.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 人工リボスイッチを基盤とした葉緑体遺伝子発現誘導系 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中平 洋一、山根 里佳、小川 敦司、戸澤 譲、椎名 隆
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] 人工リボスイッチを用いたタバコ葉緑体遺伝子発現誘導系 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中平 洋一、小川 敦司、戸澤 譲、椎名 隆
  • 学会等名: 第34回日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 信州大学（長野県・上田市）
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] Utilization of the theophylline-dependent engineered riboswitches for strict control of plastid gene expression in tobacco (2016)
  • 著者名/発表者名: 中平洋一、小川敦司、戸澤譲、椎名隆
  • 学会等名: 第57回植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県・盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 省エネ型真核リボスイッチの設計 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小川 敦司
  • 学会等名: 新世代の生物有機化学研究会2016
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県・松山市）
• [学会発表] Rational engineering of ribosomal shunt-modulating eukaryotic ON-riboswitches (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Ogawa
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Convention Center (USA, Hawaii, Honolulu)
  • 年月日: 2015-12-19
  • 国際学会
• [学会発表] Riboswitch制御でのシアノファージ由来Sigma factorによるシアノバクテリアの糖代謝改変 (2015)
  • 著者名/発表者名: 沢稔彦、小川敦司、田附常幸、廣川安孝、小山内崇、花井泰三
  • 学会等名: 第22回日本生物工学会九州支部宮崎大会
  • 発表場所: 宮崎大学（宮崎県・宮崎市）
  • 年月日: 2015-12-05
• [学会発表] コムギ胚芽抽出液中におけるtRNA 末端processingを利用したaptamer基盤センサー（aptasensor）の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田渕潤一郎、小川敦司
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会・第88回日本生化学会合同年会(BMB2015)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Biofunction-assisted aptasensors based on ligand-dependent 3' processing of a suppressor tRNA in a wheat germ extract (2015)
  • 著者名/発表者名: Junichiro Tabuchi and Atsushi Ogawa
  • 学会等名: Protein Island Matsuyama International Symposium 2015
  • 発表場所: Ehime University (Ehime, Matsuyama)
  • 年月日: 2015-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] RNAプロセシングを利用したシュードリボスイッチの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小川敦司
  • 学会等名: 新世代の生物有機化学研究会2015
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-06-27
• [学会発表] Identification of short untranslated regions that sufficiently enhance translation in wheat germ extract (2014)
  • 著者名/発表者名: Junichiro Tabuchi, Yasunori Doi, and Atsushi Ogawa
  • 学会等名: Protein Island Matsuyama International Symposium 2014
  • 発表場所: Ehime University (Ehime, Matsuyama)
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Hybridization switch-freeの真核系ONリボスイッチを創る (2014)
  • 著者名/発表者名: 小川敦司
  • 学会等名: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県・岡山市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] コムギ胚芽抽出液中で高い翻訳促進効果を発揮する短い非翻訳領域 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田渕潤一郎、土居靖典、小川敦司
  • 学会等名: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県・岡山市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] 分子応答性RNAプロセシングシステムの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小川敦司
  • 学会等名: 新世代の生物有機化学研究会2014
  • 発表場所: 東京大学（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2014-06-21
• [学会発表] 小麦胚芽無細胞翻訳システムを利用した真核系人工リボスイッチの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小川敦司
  • 学会等名: 第１回合成生物学研究部会セミナー
  • 発表場所: 松山
  • 招待講演
• [学会発表] 無細胞翻訳システムを利用した真核系人工リボスイッチの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小川敦司
  • 学会等名: 第190回応用化学セミナー
  • 発表場所: 松山
  • 招待講演
• [学会発表] コムギ無細胞システムを利用した真核リボスイッチの合理設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小川敦司
  • 学会等名: 第15回日本RNA学会年会
  • 発表場所: 松山
  • 招待講演
• [学会発表] Assessment and Applications of tRNA processing in Wheat Germ Extract by Using a Nonsense Suppression System (2013)
  • 著者名/発表者名: Doi Y., Ogawa A
  • 学会等名: Protein Island Matsuyama International Symposium 2013
  • 発表場所: Matsuyama
• [学会発表] t-Riboregulator: Regulation of Nonsense Suppression by Modulating 3' Processing of Suppressor tRNA (2013)
  • 著者名/発表者名: Doi Y., Ogawa A
  • 学会等名: CBI Annual Meeting 2013
  • 発表場所: Tokyo
• [備考] 愛媛大学 小川研究室
  • URL: http://www.pros.ehime-u.ac.jp/ogawa/
• [備考] 小川研究室：Ogawa Lab
  • URL: http://www.pros.ehime-u.ac.jp/ogawa/
• [備考] 小川研究室：Ogawa Lab
  • URL: http://www.pros.ehime-u.ac.jp/ogawa/