Functional molecular robot using RNA/RNP nanostructures

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26810089
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 柴田 知範 大阪大学, 産業科学研究所, 特任助教(常勤) (80711960)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: RNAナノテクノロジー / RNA-タンパク質複合体 / タンパク質 / 核酸ナノ構造

Outline of Annual Research Achievements

RNA/RNPナノ構造を利用して、細胞運命制御可能な機能性分子ロボットを創製するために、RNA-タンパク質相互作用によりアポトーシスを誘導するRNAナノ構造を設計、構築し、RNPナノ構造形成によるアポトーシス誘導を検討した。
RNAナノ構造として、L7Aeタンパク質結合モチーフであるK-turnモチーフを14個含むRNAナノ構造を設計、作製した。RNA-タンパク質相互作用によりアポトーシス誘導するタンパク質としてcaspase-8にL7Aeを融合させたL7Ae-caspase-8を設計した。RNAナノ構造とL7Ae-caspase-8をコードするメッセンジャーRNAを細胞に導入することにより、RNA-タンパク質相互作用により、細胞死が誘導されることが明らかとなった。さらにK-turn-L7Ae相互作用により誘導されるアポトーシスを、細胞内シグナルによって制御するためにマイクロRNA応答性L7Ae-caspase-8メッセンジャーRNAを用いたマイクロRNA応答性アポトーシスの系を構築した。これにより細胞選択的なアポトーシスが可能となった。マイクロRNAに加えて、タンパク質に応答してアポトーシスを制御する系の構築を行った。具体的には、標的タンパク質の結合RNAモチーフを9個導入したRNAナノ構造と標的タンパク質にcaspase-8を融合したアポトーシス誘導タンパク質を用いて、標的タンパク質の有無により、アポトーシス誘導タンパク質とRNAナノ構造の結合を制御する系を構築した。これにより、タンパク質の有無により、アポトーシス誘導を制御することが可能となった。これらの結果より、申請者は、RNA/RNPナノ構造を利用して細胞内シグナルに応答した細胞運命制御が可能な機能性分子ロボットを構築できることを実証した。