新規人工RNA結合タンパク質の革新的デザイン法の開発とその有効性の検証

• Project/Area Number: 23K23467
• Project/Area Number (Other): 22H02200 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37010:Bio-related chemistry
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 世良 貴史 岡山大学, ヘルスシステム統合科学学域, 教授 (10362443)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2024: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2023: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: RNA / タンパク質

Outline of Research at the Start

RNAに基づく、様々な生命現象を望むように制御するため、革新的な人工RNA結合タンパク質の創出法を開発する。すなわち、すでに報告されているRNA－タンパク質相互作用及び塩基とアミノ酸側鎖の構造に基づいたラショナルなアプローチにより見出したアミノ酸の性能を検証することにより、最終的に得られたアミノ酸群に基づいて、多種多様な高性能の人工RNA結合タンパク質を迅速に作製する手法の確立を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

生体内では、多種多様な生命現象が、様々な仕組みを駆使して、遺伝情報を正しい場所で、適切な時期に、必要な量巧妙に読み出すことにより精密に制御されている。このことは、この遺伝情報の読み出しを生物とは独立に制御できるようになれば、遺伝子の発現調節や加工などを介して、発生、分化、老化などの生命現象の解明やガン、遺伝病などの疾患の治療法の開発につながり、学術、健康・福祉、経済、社会など幅広い分野での多大な貢献が期待される。そのための一つのアプローチとして、標的の遺伝情報、すなわちゲノムDNAやmRNAの特定の標的配列に結合できる人工タンパク質を創出できれば、この人工タンパク質単独、あるいはこのタンパク質に別の機能ドメインを連結した融合タンパク質を用いて、標的の様々な生命現象を望むように制御することが可能となる。当研究室ではこれまで、セントラルドグマにおける、DNA情報の読み取りを制御すべく、ゲノム上の標的DNA配列に結合する人工DNA結合タンパク質を独自に開発し、これまでガンなどの遺伝子発現やウイルスゲノム切断によるウイルスの不活性化などを実現してきた。そこで、本研究では、セントラルドグマのもう一つの重要なRNA情報の読み取りを制御すべく、新規の人工RNA結合タンパク質の開発を目指している。そのため、今年度も引き続き、これまで得られた知見に基づき、各種変異体タンパク質をデザインした。当該遺伝子を大腸菌発現ベクターにクローニングした後、形質転換した大腸菌で発現量・可溶化条件を検討した。これら条件を最適化した後、各目的タンパク質を大量発現させ、溶菌した後、精製し、濃度を測定した。得られたタンパク質の各標的RNA配列への結合力や特異性を検証し、比較・検討した。同時に、これらタンパク質の細胞内での性能を評価するために必要なプラスミドDNAの構築も開始した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

おおむね計画通りに進んでいるため、現時点で特に問題はないと考えている。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画通りに今後も研究を進めていく。

Research Products

• [Presentation] 人工RNA結合タンパク質の創出 (2024)
  • Author(s): 山部 靖治、浮田 康平、吉岡 健太、長尾 桂輔、毛利 隼大、森 友明、森 光一、世良 貴史
  • Organizer: 日本化学会 第104春季年会
• [Presentation] 翻訳抑制に基づいた人工RNA結合タンパク質のセレクション系の構築と検証 (2023)
  • Author(s): 天滿 詩絵奈、今城 美久、大石 竜士、森 友明、森 光一、世良 貴史
  • Organizer: 第37回中国四国ウイルス研究会
• [Presentation] RNAウイルス不活性化のための人工RNA結合タンパク質のセレクション (2023)
  • Author(s): 岡 千裕、大石 竜士、浮田 康平、森 友明、森 光一、世良 貴史
  • Organizer: 第37回中国四国ウイルス研究会
• [Presentation] 人工RNA結合タンパク質のデザイン法の開発 (2023)
  • Author(s): 山部 靖治、門家 拓哉、仲尾 太秀、森 友明、森 光一、世良 貴史
  • Organizer: 第37回中国四国ウイルス研究会