2019 Fiscal Year Annual Research Report
Novel method for promoting protein expression by using oligo DNA
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17K14513
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
渡邉 貴嘉 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 講師 (70554020)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | タンパク質 / オリゴDNA / RNAの高次構造 / 翻訳促進 / バイオ医薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、mRNAの高次構造を形成する領域に相補的なオリゴDNAをハイブリダイズさせmRNAの局所的な高次構造を解消させることで、タンパク質の翻訳を促進させる新規手法の開発を目指して研究を進めている。
前年度では、本手法をタンパク質の発現に適用したところ、オリゴDNAをハイブリダイズさせることで翻訳が促進されることを明らかにした。そこで令和元年度では、このオリゴDNAを用いた翻訳促進のメカニズムおよびどのようなタンパク質発現系に適用可能な手法であるか検証を進めた。
本手法は、オリゴDNAをハイブリダイズさせることでmRNAの高次構造を解消し、さらにリボソームのヘリカーゼ活性によってmRNA/オリゴDNA二重鎖が解かれて翻訳が継続するため翻訳効率が向上したと推測している。そこで、オリゴDNAの一部をヘリカーゼ活性を受けにくい人工核酸に置換したキメラオリゴを化学合成し、緑色蛍光タンパク質（GFP）mRNAの特定領域にハイブリダイズさせ無細胞翻訳系でGFPを発現させたところ、キメラオリゴをハイブリダイズさせた場合はGFP発現量の低下が確認された。よって、リボソームのヘリカーゼ活性によってmRNA/オリゴDNA二重鎖が解離し翻訳が促進されていることを明らかにした。また、オリゴDNAの代わりにオリゴRNAを用いて同様に検証したところ、翻訳促進がほぼ見られなかったことから、mRNAにオリゴDNAをハイブリダイズさせることがタンパク質の発現量向上に必要であることが示された。さらに、市販されている様々な無細胞翻訳系に対し本手法を適用したところ、特定の無細胞翻訳系において高い翻訳促進効果が確認された。
今後、本手法は発現効率の低い様々なタンパク質の翻訳を促進させる手法として有用になることが期待される。
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