2022 Fiscal Year Annual Research 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 – 2023-03-31
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| Keywords | リボスイッチ / 発現制御 / アプタマー / リボザイム / アプタザイム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
『リボスイッチ』は、特定の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（特に真核系人工リボスイッチ）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『ターンオーバー型真核系人工リボスイッチ』の開発を目的とした。
１年目は、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）」の構築に成功した。また、発現促進時における人工リボスイッチの発現効率を改善するために、mRNAの非翻訳配列の最適化も行った。２年目は、上記アプタザイムをtrans制御に応用することを指向して、短鎖核酸に応答する真核系人工リボスイッチを開発したことに加えて、リボスイッチ機能をvitroで調査するための巨大人工細胞の創製にも成功した。３年目は、短鎖核酸応答性・真核系人工リボスイッチの制御効率を合理的に改善するとともに、真核系での高効率発現を可能にする「転写-翻訳共役系」の開発に成功した。
期間を延長して臨んだ昨年度は、上記共役系を用いて、「ターンオーバー型真核系人工リボスイッチ」の開発を試みた。具体的には、１年目に開発した「ターンオーバー型アプタザイム」を直接mRNAに導入する方法、当該アプタザイムと２・３年目に開発した「短鎖核酸応答性の真核系人工リボスイッチ」を組み合わせる方法、また、発現タンパク質をリガンドとして疑似触媒的に利用する方法に取り組み、それぞれの方法でプロトタイプの作成に成功した。
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