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Cas9タンパク質によるPAM配列認識機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16J08032
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 応用生物化学
研究機関東京大学

研究代表者

山野 峻  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード結晶構造解析 / CRISPR / PAM認識機構 / 構造生物学 / ゲノム編集
研究実績の概要

当初の研究計画に記載した、外来配列の取り込みに関わる複合体の構造解析に関しては、複合体の構成要素のタンパク質の発現と精製には成功したものの、複合体の結晶をえることはできなかった。したがって、昨年から始めた新規CRISPR関連ヌクレアーゼであるCpf1の結晶構造解析に引き続き取り組んだ。昨年の研究成果から、Cpf1はCas9とは異なるPAM認識機構を有することが明らかになった。そこで、今年はCpf1のPAM認識機構に着目した。Cpf1はTTTVという配列を特異的に認識するが、他の配列を認識できない理由を構造から明らかにすることに成功した。Cpf1は標的DNAの形状と配列の両方を認識するが、そこではPAM認識に関わるチャネルの構造変化が伴うことが明らかになった。Cを多く含む配列ではTを多く含む配列とは異なる形状をとり、この形状の違いによりCpf1のPAM認識チャネルに適切に収納されないことが明らかになった。Cpf1のPAM認識機構のCas9との違いの詳細を明らかにすることに成功した。この研究成果は昨年Molecular Cell誌に掲載された。
また、認識できるPAM配列を変更したCpf1の改変体が報告されている。しかし、そのPAM認識機構は不明であった。そこで、結晶構造解析からそのPAM認識機構の詳細を明らかにすることを試みた。構造解析の結果、通常のCpf1では標的DNAの副溝側から多くの塩基が認識される一方で、改変体では主溝側からの塩基の認識が増えていることが明らかになった。この成果もMolecular Cell誌に掲載された。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Engineered Cpf1 variants with altered PAM specificities.2017

    • 著者名/発表者名
      Gao, L., Cox, D.B.T., Yan, W.X., Manteiga, J.C., Schneider, M.W., Yamano, T., Nishimasu, H., Nureki, O., Cresetto, N., and Zhang, F.
    • 雑誌名

      Nature biotechnology

      巻: 35 ページ: 789-792

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural basis for the altered PAM recognition by engineered CRISPR-Cpf12017

    • 著者名/発表者名
      Nishimasu, H., Yamano, T., Gao, L., Zhang, F., Ishitani, R., and Nureki, O.
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 67 ページ: 139-147

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural basis for the canonical and non-canonical PAM recognition by CRISPR-Cpf12017

    • 著者名/発表者名
      Yamano, T., Zetsche, B., Ishitani, R., Zhang, F., Nishimasu, H., and Nureki, O.
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 67 ページ: 633-645

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structure of Cpf1 in Complex with Guide RNA and Target DNA2016

    • 著者名/発表者名
      Yamano T, Nishimasu H, Zetsche B, Hirano H, Slaymaker IM, Li Y, Fedorova I, Nakane T, Makarova KS, Koonin EV, Ishitani R, Zhang F, Nureki O
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 165 号: 4 ページ: 946-962

    • DOI

      10.1016/j.cell.2016.04.003

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Structural basis for the PAM recognition by CRISPR-Cpf12017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamano
    • 学会等名
      The 43rd NAITO CONFERENCE ON Noncoding RNA
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CRISPR-Cpf1のPAM認識機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamano
    • 学会等名
      第19回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Structural basis for the PAM recognition by CRISPR-Cpf12017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamano
    • 学会等名
      CRISPR2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] V型CRISPR-Cas系にかかわるCpf1の結晶構造2016

    • 著者名/発表者名
      山野峻, 西増弘志, 石谷隆一郎, 濡木理
    • 学会等名
      日本結晶学会年会
    • 発表場所
      茨城県立県民文化センター(茨城県・水戸市)
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Crystal structure of Cpf1 in complex with guide RNA and target DNA2016

    • 著者名/発表者名
      Yamano, T., Nishimasu, H., Ishitani, R., Nureki, O.
    • 学会等名
      Annual Genome Editing Congress 2016
    • 発表場所
      London (UK)
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] V型CRISPR-Cas系にかかわるCpf1の結晶構造2016

    • 著者名/発表者名
      山野峻, 西増弘志, 石谷隆一郎, 濡木理
    • 学会等名
      SPring-8シンポジウム2016
    • 発表場所
      関西学院大学 神戸三田キャンパス(兵庫県・三田市)
    • 年月日
      2016-08-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Crystal structure of Cpf1 in complex with guide RNA and target DNA2016

    • 著者名/発表者名
      Yamano, T., Nishimasu, H., Ishitani, R., Nureki, O.
    • 学会等名
      RNA2016
    • 発表場所
      京都国際会議場(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-06-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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