2018 Fiscal Year Research-status Report
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16K05846
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
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)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | リボスイッチ / 発現制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、cis作用型の分子応答性発現制御システム『リボスイッチ』に着目し、スイッチングに必要なエネルギーが軽減された「"省エネ型"真核リボスイッチ」を合理的に構築することを目的している。当初は、全研究機関の3年間で、「内部リボソーム進入部位（IRES）基盤の省エネ型真核リボスイッチ」および「3' cap非依存翻訳促進配列（3' CITE）基盤の省エネ型真核リボスイッチ」の創成を目指していたが、最初の２年間で双方の合理設計に成功した。しかし、これらのリボスイッチは、省エネ型ではあるものの、IRESや3' CITEという大きなRNAの構造変化を必要としているため、３年目の昨年度は、”大きな構造変化を必要としない”省エネ型OFFリボスイッチの合理構築に取り組んだ。
まず初めに、有機小分子であるテオフィリンに結合するアプタマーを、真核mRNAの5’ UTR上の様々な位置に単一で挿入し、 通常の真核翻訳機構をリガンド分子依存的に効率良く阻害できるアプタマーの挿入位置を決定した。次に、挿入するアプタマーに補助的な高次構造を付加することで、スイッチング効率が高くなるようにリボスイッチを最適化した。
最適化したテオフィリン応答性OFFリボスイッチは、遺伝子配列に対して非依存的であることに加えて、スイッチング時に『鎖置換』を伴わないため、遺伝子やアプタマーを他のものと簡単に交換できる。実際に、テオフィリンアプタマーを5-カルボキシテトラメチルローダミン結合アプタマーに置換するだけで、スイッチング効率を殆ど損なうことなく、分子特異性を変更することに成功した。これらの真核系人工OFFリボスイッチは、構造変化によるエネルギーロスを軽減できる点でも優れており、今後は、合成生物学等における基盤システムとして、種々の応用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、全研究機関の3年間で、「内部リボソーム進入部位（IRES）基盤の省エネ型真核リボスイッチ」および「3' cap非依存翻訳促進配列（3' CITE）基盤の省エネ型真核リボスイッチ」の構築を目指していたが、2年間で達成したことに加えて、当初の計画には無かった「真核生物の通常翻訳機構を制御する省エネ型リボスイッチ」の構築にも成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２９年度の実績報告書に記載した研究実施計画のうち、メインテーマである「通常翻訳を制御する省エネ型真核系OFFリボスイッチの創製」には成功したが、サブテーマである「リボスイッチ性能を向上させるための3’非翻訳領域配列の改良」については、もう少し研究余地がある。サブテーマではあるが、十分改良できれば本研究で構築した全リボスイッチの性能を向上できる可能性が高いため、期間を延長して挑みたい。
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| Causes of Carryover |
研究期間を１年間延長し、サブテーマである「リボスイッチ性能を向上させるための3’非翻訳領域配列の改良」に挑むため。また、繰り越した研究費は主に消耗品費として使用する予定である。
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