2012 Fiscal Year Annual Research Report
ＲＮＡとタンパク質の相互作用を用いたヒト細胞運命制御システムの構築
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23221011
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井上 丹 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40114855)
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2011-05-31 – 2015-03-31
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| Keywords | シンセティックバイオロジー |
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| Research Abstract |
テーマ１）人工 RNP スイッチによる細胞運命制御システムの構築。以前の研究で構築された mRNA スイッチと上記で構築された shRNA スイッチを組み合わせることで、一種類の蛋白質の入力に応答して、2種類の異なる mRNA からの翻訳を同時かつ独立に ON/OFF 制御でることを示した。本研究で開発した shRNAスイッチシステムは、従来のshRNAのループ部位の配列を改変するだけで、生物学・医療研究には不可欠であるRNAiの手法全般に応用が可能なモデル技術であり、今後の幅広い応用が期待される。また、遺伝子発現スイッチの作動原理を、立体構造をもとに解明し、さらに3D分子デザインを用いてその効率を最適化した研究は例がなく、今後のバイオテクノロジー研究全般に立体構造を基にした遺伝子回路設計が普及することが期待される。また、ヒト細胞内でのRNA結合蛋白質を用いる翻訳制御の方法の手法をさらに進化させるため、フィードバック制御法の導入を行うことに成功。本研究で開発したフィードバック制御法は、元来、天然に存在する信号伝達系にも数多く存在するものであり、今後、定量的な遺伝子発現制御を複数同時におこなうことを可能にするため、幅広い応用が期待される。
テーマ2）分子デサインによる新規多機能性 RNPの構築。)天然の RNA-蛋白質複合体(RNP)を改変し、信号伝達経路の制御などに使える新しいRNPモジュール(独立した機能構造単位) を作成することに成功。細胞表面レセプターからの信号伝達の制御法開発のため基礎技術としての、デザインされた三角形RNPおよび誘導体によるヒト細胞表面に露出する蛋白質への特異的な結合の確認法の構築。三角形RNP 以外の形状を持つRNP複合体のデザインと合成。
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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
上記のように、全体として順調に研究は進展している。しかし、細胞内マーカータンパク質に特異的に結合するアプタマーなどによる翻訳制御の試みにおいて既存のアプタマーと対応する結合蛋白質を用いる当初の予定は成功が確定していないためシステムの改良が必要である、また、細胞表面レセプターからの信号伝達の制御法開発は，その基礎実験は順調に進展しているが、RNPの精製やより確実な手法による信号伝達系の確立により、最終目標に向けて高度な信号伝達制御を可能にしたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
三角形RNPに代表されるRNPの精製法を開発する必要がある。現時点では、RNAと蛋白質をミックスしてRNPを精製させた系中から、その形成にあずかれない単体のRNAと蛋白質を様々な方法で除去することにより、RNPの精製を行う方法を試みている。この方法が完成すれば、三角形RNPの信号伝達システムへの効果を正確に定量的に評価することが可能になる。
レセプターからの信号伝達の確実な制御が未完成である。これを行うために、レセプターのN末端または C末端にRNA結合蛋白質（L7Aeなど）を結合させて融合タンパク質を作成し、細胞表面に露出するL7Aeなどと蛋白質結合ドメインをもつ三角形RNAなどを確実に結合させることにより、レセプターからの信号を細胞内に送り込む（またはプロックする）方法について検討中である。この手法が完成すれば，細胞表面での新しいsynthetic biologyおよびナノバイオテクノロジーを立ち上げることができる。これにより、人工的にヒト細胞に信号を送り、ひとつは細胞の運命制御を行う手法の確立、さらには最近のトピックである細胞を用いるバイオコンピューティングの入力法としてこれまでになかった新装置を提供することになる。
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