2019 Fiscal Year Annual Research Report
Directed Evolution of Nucleic Acid Enzymes Combining Experiment and Computation
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19H02855
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
横林 洋平 沖縄科学技術大学院大学, 核酸化学・工学ユニット, 准教授 (70769752)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 核酸化学 / 進化工学 / RNA / リボザイム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質や核酸の機能向上や機能創生において、進化工学は強力な手法である。進化工学の手順は、まず多くの変異体を作成し、その中から望みの機能を有する少数の変異体を分離（選択）し、それらの遺伝子配列を増幅する、というサイクルを繰り返し、最後に生き残った配列を解析する、というものである。進化工学により、様々な機能を持ったタンパク質や核酸が作成されてきたが、いくつかの限界も存在する。まず、進化工学実験においては、膨大な数の変異体が生成されるものの、実際に解読される配列は、最終的に生き残ったごく少数の変異体に限られる。また、その中でも個別に機能（結合能や触媒活性）測定が行われるのはごく一部である。つまり、実際に機能が定量的に測定されるのは100配列にも満たない。
本研究の目的は次世代シーケンシング（NGS）を用いて、大規模な核酸酵素配列－活性相関データを取得し、そのデータを計算機により処理し、より効率的に核酸酵素配列を進化させることである。
初年度は対象となる核酸酵素の選定、反応条件の探索、NGSによる活性測定の最適化を行った。具体的にはRNAリガーゼ活性を有するリボザイムを対象とし、NGSにより10^4程度の変異体について活性測定を行えることを確認した。また変異体の作成手法やNGSデータ処理パイプラインを確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
核酸酵素のNGSによる測定条件の最適化をほぼ完了した。次年度の進化工学への応用の基盤技術を確立できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に確立した手法を用いて、実際にリボザイムの進化工学実験を進める。
特に計算機による配列-活性データの処理アルゴリズムの開発に注力し、いくつかについて実際にリボザイムのハイブリッド進化工学を適用する。
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