Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
近年、ポリメレースを用いたmRNAワクチンや核酸医薬の合成が注目されている。本研究では、天然の細胞とは異なり代謝物をほとんど含まない“きれいな”人工細胞システム（再構成転写・翻訳系、DNA or RNA複製系、微小油中水滴を組み合わせたシステム）でポリメレースを人為進化させることにより、その活性を維持しながら基質特異性を下げる方法の確立を目指す。本研究により、従来の細胞を使った方法では得られない有用核酸の合成に資するポリメレースの人為進化が可能となる。
近年、ポリメレースを用いたmRNAワクチンや核酸医薬の合成が注目されている。ポリメレースを用いた合成では、化学合成よりも効率的に長鎖の核酸を合成できるが、その高い基質特異性が問題となる。mRNA医薬や核酸医薬は体内での分解を抑えるために人工的な修飾塩基を含むが、普通のポリメレースはこのような人工塩基をほとんど使うことができない。ポリメレースが高い基質特異性を持つ理由は、細胞内にある様々な代謝物のなかから正しい基質を使ってRNAやDNAを合成するために進化した結果だと考えられている。そこで本研究では、天然の細胞とは異なり代謝物をほとんど含まない“きれいな”人工細胞システム（再構成転写・翻訳系、DNA or RNA複製系、微小油中水滴を組み合わせたシステム）でポリメレースを人為進化させることにより、その活性を維持しながら基質特異性を下げる方法の確立を目指した。Phi29 DNAポリメレースとQbeta RNAポリメレースについてはこれに成功し、一部の非天然塩基の取り込み活性の向上した変異体を複数取得した。これらの変異体は、将来のポリメレースを使った医薬品開発に資すると期待される。また、当初の予測では、人工細胞システムで進化すれば非天然塩基の取り込み能は連続的に上昇すると考えていたが、実際には上がったり下がったりを繰り返すことが明らかとなった。今後は、どんな場合に上がり、どんな場合に下がるのかを明らかにすることが課題である。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2023 2022 2021
All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results, Open Access: 6 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results, Invited: 5 results)
Synthetic Biology
Volume: 8 Issue: 1
10.1093/synbio/ysad016
PLOS Genetics
Volume: 19 Issue: 8 Pages: e1010471-e1010471
10.1371/journal.pgen.1010471
Chemical Science
Volume: 14 Issue: 28 Pages: 7656-7664
10.1039/d3sc01940c
Cell-free Production. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology
Volume: 186 Pages: 121-140
10.1007/10_2023_219
Nature Communications
Volume: 13 Issue: 1 Pages: 1460-1460
10.1038/s41467-022-29113-x
ACS Synthetic Biology
Volume: 11 Issue: 8 Pages: 2791-2799
10.1021/acssynbio.2c00163
Life
Volume: 12 Issue: 1 Pages: 32-32
10.3390/life12010032
