2019 Fiscal Year Research-status Report
制御分子を触媒とするマルチターンオーバー型真核系人工リボスイッチの開発
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19K05697
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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) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | リボスイッチ / 発現制御 / リボザイム / アプタザイム / アプタマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
『リボスイッチ』は、分子に応答して周囲の遺伝子発現を制御するcis作用型RNAである。現在までに天然において数種類のリボスイッチが同定されてきたが、「特定の分子に特異的に結合するRNA（アプタマー）」をmRNAに上手く導入すれば、人工的にも構築することができる。しかし、一般的に人工リボスイッチの制御効率は悪く、その改善が望まれている。そこで本研究では、制御分子を触媒的に再利用することで効率の良い遺伝子発現制御を可能とする『ターンオーバー型リボスイッチ』の開発を目的とした。
初年度（昨年度）は、交付申請書の「研究実施計画」に記載した通り、モデル制御分子（テオフィリン）およびそのアプタマーを用いて、当該分子を触媒とする「ターンオーバー型cisリボザイム（アプタザイム）」の構築を試みた。具体的には、低マグネシウム濃度でも高活性を示すハンマーヘッドリボザイムやツイスターリボザイムを基盤として、テオフィリンアプタマーの導入位置や導入箇所周辺の塩基などを最適化した。その結果、1 mMのテオフィリン存在下において、切断率のON/OFF比が約15を示すアプタザイムの創製に成功した。今後は当該アプタザイムをmRNAに導入して、「ターンオーバー型リボスイッチ」の構築を目指す。
また、今後構築予定のリボスイッチの制御効率を上げるために、別のアプローチとして、mRNAの最適化にも取り組み、真核生物の翻訳系で発現効率を上げるための配列（末端保護配列および内部リボソーム進入部位）を同定した。その他に、アプタザイムをtrans制御に応用するための核酸断片応答リボスイッチの開発や、リボスイッチ機能を調査するための反応場としての利用を指向した人工細胞の創製にも取り掛かった。
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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
当初の計画通り、切断制御効率が比較的高いアプタザイムを獲得できたため。また、当初の計画には無かったが、発現効率自体を向上させる配列も同定したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度（昨年度）に最適化した「テオフィリン応答性アプタザイム」をmRNAに導入して、高効率な「ターンオーバー型リボスイッチ」の構築を目指す。また、当該アプタザイムをtrans制御に応用するための核酸断片応答リボスイッチの開発や、リボスイッチの反応場としての人工細胞の創製にも取り組む。
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| Causes of Carryover |
研究期間全体を通して、今後のリボスイッチ開発により多くの研究費が必要になることが想定されたため、一部を次年度に繰り越すことを決定した。本年度以降に物品費として使用する予定である。
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