2014 Fiscal Year Research-status Report
環境に応じて酵素活性・アプター活性がスイッチングする自律的な機能性核酸の創製
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26650014
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
片平 正人 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (70211844)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | リボザイム / ４重鎖 / アプタマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体内におけるK+濃度は細胞外では約5 mM、細胞内では約100 mMに保たれている。したがってK+濃度を感知して活性を制御する機能性核酸は、細胞の内と外で自身の活性を切り替え可能な医薬品や分子ツールと成り得る。r(GGAGGAGGAGG)配列をもつRNA(R11)は、K+存在下で四重鎖構造を形成する。我々は、ハンマーヘッド型リボザイムを2つのサブユニットに分割し、これらのサブユニットをR11の両末端にそれぞれ連結することで、四重鎖リボザイム(QHR)を開発した。QHRの両末端に位置するサブユニットはK+非存在下では互いに離れているが、K+の添加に伴うR11の四重鎖形成により互いに近接し、活性化する。これによりQHRはK+依存的に活性をオフからオンにスイッチングすると期待した。
QHRはK+非存在下に比べ、K+存在下では標的RNA切断活性が増大した。K+非存在下においても活性が残っていたが、QHRの活性部位に対する相補鎖を導入し、二重鎖を形成することでK+非存在下における活性を抑制した。K+存在下では二重鎖が解離し、相補鎖非存在下と同様にQHRが四重鎖を形成して活性化された。この結果K+非存在下とK+存在下における活性の差が大幅に拡大された。さらに、QHRは細胞外で高濃度に存在するNa+では活性化されず、細胞内に高濃度存在するK+選択的に活性をオンにスイッチングすることも分かった。
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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
リボザイムのスイッチングに成功し、さらにオフとオンにおける活性の比を格段に上昇させる方法論の開発にも成功した。スイッチングにおけるイオン特異性に関する情報の取得にも成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
オフとオンにおける活性の比を格段に上昇させる方法論を高度化し、実用に耐えるレベルまでこの比を上昇させる事にチャレンジする。
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| Causes of Carryover |
オフにおける残存活性を抑制する方法論の開発が順調に進んだ為、これに用いるオリゴ核酸の購入代金を格段に低く抑える事ができた。また大学院生が自身のテーマの一環として実験を行った為、研究補助者等を雇用する費用を支出する必要がなくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
オフ時の残存活性を抑制する方法論の高度化に向けて、これまでに得られたアイディアの実証に必要な様々な配列のオリゴ核酸の購入に、助成金を使用する。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] RNA-directed amino acid coupling as a model reaction for primitive coded translation2014
Author(s)
Harada, K., Aoyama, S., Matsugami, A., Kumar, P.K.R., Katahira, M., Kato, N. and Ohkanda, J.
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Journal Title
ChemBioChem
Volume: 15
Pages: 794-798
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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