2022 Fiscal Year Research-status Report
A novel gene expression control system based on the prokaryotic Argonaute
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22K06093
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
三好 智博 大分大学, グローカル感染症研究センター, 講師 (60534550)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | Argonaute / DNA silencing / phage / 感染防御機構 / small RNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
RNA干渉（RNA interference）は、小分子RNAをガイド鎖として、その塩基配列特異的に標的RNAを分解するメカニズムである。このRNA干渉は、真核細胞に特有の機構であり、Argonauteタンパク質がその作用機序の中枢を担っている。一方、原核生物にもArgonauteは存在することが知られているが、その機能は未解明のままであった。研究代表者らは、X線結晶構造解析と生化学的解析により、光合成細菌Rhodobacter sphaeroidesのArgonaute（RsAgo）が、小分子RNAをガイド鎖として、その相補的な塩基配列を持つDNAと結合することでDNA interferenceに関与することを世界に先駆けて明らかにした。しかし、このシステムの詳細は、まだ明らかになっていない。我々は、RsAgoの外来DNAの感染抑制機能を明らかにするために、Agoが発現していない大腸菌の細胞にRsAgoを発現させ、バクテリオファージを感染させる実験を行った。Tファージシリーズは、RsAgoの発現により感染効率が上昇した。一方で、λファージでは、RsAgoの発現により感染が抑制された。Argonauteタンパク質は、真核生物ではウイルス感染抑制などからの生体防御機構として機能していることから、原核生物でも類似の機能が予想されている。したがって、原核型Argonauteも外来遺伝子に対する防御機構としてはたらくと予想していたが、RsAgoは2種類のファージ感染に対して、対照的な機能を有することが示された。今後、各々の機能におけるRsAgoの役割を明らかにしていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当該研究期間の真夏期に研究室のエアコンと試薬類を貯蔵している冷蔵庫の度重なる不具合により、冷蔵庫庫内の温度が高温になり実験に必要な要冷蔵試薬類の多くが使用できなくなるトラブルに見舞われた。これらのトラブルにより、研究の進捗が遅れたため、本研究課題の進捗状況に関して「やや遅れている」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該研究期間に行った本研究では、原核型Argonauteが発現した細胞では、Tファージの感染を促進し、一方でλファージの感染は抑制するという結果が得られた。ファージの種類によって作用が全く異なる結果が得られたことは予想外であり、未知のメカニズムによってコントロールされている可能性が高い。ファージの種類の分別は、ファージDNAが細菌DNAに取り込まれプロファージとなり溶原化するテンペレートファージと、細菌内で増殖が起こり溶菌化するビルレントファージの2種類に分けられる。上述した Argonauteによってビルレントファージが活性化され、テンペレート（溶原化）ファージは、不活性化される可能性がある。この推定を明らかにするために、多くの種類のファージを用いて解析を進めていく予定である。また、これらの活性化・不活性化メカニズムに関しても明らかにしていく予定である。
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| Causes of Carryover |
当該研究期間の真夏期に研究室のエアコンと試薬類を貯蔵している冷蔵庫の度重なる不具合により、冷蔵庫庫内の温度が高温になり実験に必要な要冷蔵試薬類の多くが使用できなくなるトラブルに見舞われた。これらのトラブルにより、研究の進捗が遅れたため、次年度使用額が生じた。次年度は、細胞内の RNA-guided DNA interferenceの役割を詳細に調べる予定であり、外来遺伝子に対する抑制機構、特にバクテリオファージ感染に対するAgoタンパク質の機能を解明するための実験を予定しており、その実験に係る経費に充てる予定である。
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