葉緑体への核酸運搬ペプチドを用いた巨大遺伝子導入法の開発

• 研究課題/領域番号: 17K19278
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生産環境農学およびその関連分野
• 研究機関: 高崎健康福祉大学 (2018-2019); 国立研究開発法人理化学研究所 (2017)
• 研究代表者: 吉積 毅 高崎健康福祉大学, 農学部, 教授 (80342872)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 葉緑体 / 形質転換 / 長鎖DNA / ペプチド / タバコ / 巨大DNA / 遺伝子送達 / ゲノム / 植物 / 巨大遺伝子

研究成果の概要

本研究ではタバコ本研究では、タバコ葉緑体ゲノムに挿入可能な85 kbpの長鎖DNAを作成した。葉緑体局在核酸運搬ペプチド（ペプチド）を用いて、このプラスミドを送達したところ、葉緑体ゲノムの標的領域に一過的な組換えを確認した。一方で、断片化したプラスミドを同じ条件で導入した場合には組換えは確認できなかった。このことは、ペプチドが長鎖DNAを保護し、葉緑体に送達したことを示す。この技術を用いて、このプラスミドを葉緑体に導入した形質転換タバコが再分化した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、長鎖DNAの合成や対象生物へ導入する研究が盛んに行われている。長鎖DNAは物理的せん断に対して感受性が高く、一般的な実験で容易に断片化する。葉緑体は物質生産という観点から非常に魅力的な反応場と考えられている。しかし、一般的に葉緑体の組換えに利用されるパーティクルガン法は、物理的せん断を容易に引き起こすことが考えられるため、長鎖DNAを用いた研究は報告されていない。本研究成果は長鎖DNAを保護しつつ葉緑体を組換えることを可能とする画期的な方法となる。この方法を用いることで、複数の遺伝子を格納した長鎖DNA導入により、これまでまで生合成できなかった有用物質生産などに応用が期待できる。