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2013 Fiscal Year Annual Research Report

RNAモジュール工学によるリボスイッチ(RNAスイッチ)の機能解析と高次人工制御

Research Project

Project/Area Number 23310161
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

井川 善也  富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 教授 (70281087)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywordsリボスイッチ / RNA / モジュール工学 / ケミカルバイオロジー / リボザイム / シンセティック・バイオロジー / 合成生物学
Research Abstract

RNA分子スイッチ(リボスイッチ)は、基礎生物学に加え、創薬やケミカルバイオロジー等への幅広い展開が期待されている。その制御は小分子リガンドが誘起するRNA構造変化により発現すると考えられるが未知の部分が多い。申請者は「RNA酵素」研究で得た成果をもとにRNAナノバイオ工学の新手法(RNAモジュール工学)を展開している。本研究ではRNAモジュール工学を、RNAスイッチ研究に展開し、「天然リボスイッチの機能発現機構の解明」、および「複数の入力信号による高次制御RNAスイッチへの人工改変」を遂行する。本研究を構成する3つの課題と、H25年度の成果を以下に記す。1)構造モジュールを単位とするリボスイッチの構造-機能相関の解明「GNRA/レセプターユニット」を有するc-diGMPリボスイッチに関して、機能発現の構造基盤を「RNA構造モジュール」の視点から研究した。同リボスイッチのアプタマーユニット下流で遺伝子発現のスイッチを担う3’非翻訳領域の変異体を系統的に作成し、大腸菌でのin vivoレポータ実験とリアルタイムPCRから、本リボスイッチは従来の単純なON/OFFスイッチでなく、多段階の発現制御を翻訳の段階で行っていることを強く示唆する結果を得た。2)RNAモジュール工学による人工リボスイッチ/アプタマーの創製、3)RNAモジュール工学による天然リボスイッチの高次人工制御、以上の二課題については、前年度までの成果を統合し、課題2で取得した新規人工RNAモチーフを含む複数の人工モチーフをc-diGMPリボスイッチに組み込み「天然/人工ハイブリット・リボスイッチ」の作成を行い、大腸菌細胞内でのスイッチング特性を課題1と同様の手法で評価した。試験管内進化工学(in vitro RNA モジュール工学)で得られた人工モチーフは、in vitrodでは天然モチーフに匹敵あるいは凌駕する特性を示すにも関わらず、大腸菌細胞内の環境では十分なスイッチ特性が得られないという結果を与えた。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Installation of orthogonality to the interface that assembles two modular domains in the Tetrahymena group I ribozyme.2014

    • Author(s)
      T. Tanaka, H. Furuta, and Y. Ikawa
    • Journal Title

      J. Biosci. Bioeng.

      Volume: 117 Pages: 407-411

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2013.10.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Colorimetric/fluorogenic detection of thiols by N-fused porphyrin in water.2013

    • Author(s)
      Y. Ikawa, S. Touden, S. Katsumata, Y. Ikawa and H. Furuta
    • Journal Title

      Bioorg. Med. Chem.

      Volume: 21 Pages: 6501-6505

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2013.08.037

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] RNA Tectonics (tectoRNA) for RNA nanostructure design and its application in synthetic biology.2013

    • Author(s)
      J. Ishikawa, H. Furuta, and Y. Ikawa
    • Journal Title

      WIREs RNA

      Volume: 4 Pages: 651-664

    • DOI

      10.1002/wrna.1185

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Formation of a catalytic supramolecular RNA 1D-array through self-assembly of an engineered group I intron RNA enzyme

    • Author(s)
      Narumi Uehara, Hiroyuki Furuta, Yoshiya Ikawa
    • Organizer
      The 18th Annual meeting of the RNA society
    • Place of Presentation
      ダボス・スイス
  • [Presentation] c-di-GMP応答型リボスイッチの発現調節機構の解明

    • Author(s)
      西村圭一郎、古田弘幸、井川善也
    • Organizer
      第50回化学関連支部合同九州大会
    • Place of Presentation
      北九州
  • [Presentation] c-di-GMP応答型リボスイッチの発現プラットフォームの機能解析

    • Author(s)
      西村圭一郎、古田弘幸、井川善也
    • Organizer
      第15回日本RNA学会年会
    • Place of Presentation
      松山(愛媛)
  • [Book] RNA Nanotechnology and Therapeutics (Ed. Guo, P.)2013

    • Author(s)
      Tanaka, T. Furuta, H. and Ikawa, Y. (分担著者)
    • Total Pages
      611
    • Publisher
      CRC Press (Florida, USA)

URL: 

Published: 2015-05-28  

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