Hacking the sexual program of green algae by functional polyamides

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K19337
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Nishimura Yoshiki 京都大学, 理学研究科, 助教 (70444099)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉山 弘 京都大学, 理学研究科, 教授 (50183843)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Keywords: 機能性ポリアミド / 緑藻クラミドモナス / 接合 / 細胞透過性

Outline of Final Research Achievements

Functional polyamide is an artificial chemical that binds directly to a specific target sequence. The target sequence can be arbitrarily designed and applied to suppress the expression of target genes. Using this technology, we analyzed ZYRE, a cis-element of the zygote specific genes of the unicellular green alga Chlamydomonas. The first barrier in this research was the improvement of cell permeability, which was solved by the addition of Arginine and TAMRA. RT-qPCR analysis confirmed the repression of zygote specific gene expression by polyamide treatment targeting ZYRE, supporting the importance of ZYRE in the zygote-specific gene expression in Chlamydomonas.

Free Research Field

植物分子遺伝学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

機能性ポリアミドは狙った特定塩基配列に直接結合する人工化学物質であり、その標的配列は任意にデザインでき、目的遺伝子の発現抑制や活性化に応用できる。しかし細胞透過性の問題が、これまで一つの障壁であった。今回の研究から、ポリアミドにアルギニンを付加したり、TAMRAで修飾することにより、その細胞透過性を向上させて遺伝子発現の抑制効果を検証できるようになったことから、より多くの生物種への応用の糸口が得られた。また、今回の解析の方法論は、様々な生物種におけるcis-elementの遺伝子発現制御における機能解析に応用できると期待される。