RNA分子の集合によるリボザイム活性発現モデルの構築

• Project/Area Number: 23K17704
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大野 博久 京都大学, iPS細胞研究所, 特定拠点助教 (90612391)
• Project Period (FY): 2023-06-30 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2025: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: RNA / リボザイム / RNAワールド

Outline of Research at the Start

生命の起源についてのRNAワールド仮説において、RNA合成やその他の化学反応を担うRNA酵素（リボザイム）がどのように出現したのかは未解決の問題である。本研究ではこれに対する一つの回答として、化学進化によって無生物的に生じた小さなRNA分子の自発的集合によって酵素活性が発現する、というモデルの構築および検証を行う。

Outline of Annual Research Achievements

生命の起源についてのRNAワールド仮説において、RNA合成やその他の化学反応を担うRNA酵素（リボザイム）がどのように出現したのかは未解決の問題である。本研究ではこれに対する一つの回答として、化学進化によって無生物的に生じた小さなRNA分子の自発的集合によって酵素活性が発現する、というモデルの構築および検証を行うことを目的としている。
今年度は、小さなRNA分子の自発的集合によって酵素活性が発現する、というモデルを構築するため、既知のリボザイムの2次構造や立体構造に基づく改変を行った。設計した改変リボザイムを実際に合成し評価したところ、期待する触媒活性を有することが確認できた。
また、反応機構や活性部位の立体構造から、この触媒活性は非天然型の塩基に対しても作用できることが予想されたため、当初は計画していなかった、修飾塩基を含む基質を用いた評価も行った。その結果、触媒活性が確認でき、近年新規なモダリティ―として注目されている人工mRNAの合成に利用できる可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、RNA分子の自発的集合によるリボザイム活性の発現に成功した。
加えて、作製した改変リボザイムによる、非天然型人工mRNA合成への応用が期待できる結果が得られた。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、リボザイムの設計および活性の評価を進める。
また、初年度に得られた結果から示唆された、非天然型人工mRNA合成への改変リボザイムの応用についても検討する。