Establishment of transcriptome engineering technique using PPR protein

• Project/Area Number: 23K23874
• Project/Area Number (Other): 22H02611 (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 43060:System genome science-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 中村 崇裕 九州大学, 農学研究院, 教授 (10464398)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000); Fiscal Year 2024: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2023: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: RNA操作 / ゲノム編集 / 翻訳 / PPR / トランスクリプトーム編集 / RNA / PPR protein / transcriptome / engineering

Outline of Research at the Start

ポスト・ゲノム（DNA）編集として、RNAを操作するトランスクリプトーム編集が注目され始めている。我々の研究室では、PPR(Pentatricopeptide Repeat)タンパク質のRNA認識機構を解明し、任意の配列に結合する人工RNA結合タンパク質の設計、トランスクリプトーム編集への利用、医療応用を進めている。本申請では未だ技術的に未成熟な「翻訳制御」に着目し、同技術の動物培養細胞、動物個体への適用を進めることによって医療応用にむけたProof-of-conceptを獲得するとともに、これまでの研究で示唆された未知の翻訳開始機構の解明に取り組む。

Outline of Annual Research Achievements

本課題では、本申請では我々が開発したPPR技術を利用したトランスクリプトーム編集技術のうち、未だ技術的に未成熟な「翻訳制御」に着目し、同技術の動物培 養細胞、動物個体への適用を進めることによって医療応用にむけたProof-of-conceptを獲得するとともに、これまでの研究で示唆された未知の翻訳開始機構の解 明に取り組むことを目的としている。
本年度は、項目1. 「翻訳制御技術の動物個体への適用」について、小型化したPPRツールの改良、疾患関連遺伝子mRNA数種を標的としたPPRツールの医療適用可能性の検証を行った。
項目2. 「新規の翻訳開始機構の解明」については、培養細胞を用いて、翻訳活性化効果を示すPPR分子を免疫沈降することで、細胞内での標的RNAや協同因子との 結合を解析した。
また、研究成果の一部を原著論文としてScientific Reportsに発表した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

小型したPPRツールの改良に時間を要しているため。

Strategy for Future Research Activity

概ね計画通りに研究を進める

Research Products

• [Journal Article] Translational enhancement of target endogenous mRNA in mammalian cells using programmable RNA‐binding pentatricopeptide repeat proteins (2024)
  • Author(s): Ning Ping, Sayuri Hara‐Kuge, Yusuke Yagi, Tomohiko Kazama & Takahiro Nakamura
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 14 Issue: 1 Pages: 251-251
  • DOI: 10.1038/s41598-023-50776-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Construction of a Versatile, Programmable RNA-Binding Protein Using Designer PPR Proteins and Its Application for Splicing Control in Mammalian Cells (2022)
  • Author(s): Yusuke Yagi, Takamasa Teramoto, Shuji Kaieda, Takayoshi Imai, Tadamasa Sasaki, Maiko Yagi, Nana Maekawa, Takahiro Nakamura
  • Journal Title: Cells Volume: 11 Issue: 22 Pages: 3529-3529
  • DOI: 10.3390/cells11223529
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] U-to-C RNA editing by synthetic PPR-DYW proteins in bacteria and human culture cells (2022)
  • Author(s): Ichinose M., Kawabata M., Akaiwa Y., Shimajiri Y., Nakamura I., Tamai T., Nakamura T., Yagi Y., Gutmann B.
  • Journal Title: Commun Biol Volume: 5 Issue: 1 Pages: 968-968
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03927-3