| 研究課題/領域番号 |
19K22259
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分37:生体分子化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
井原 敏博 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (40253489)
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| 研究分担者 |
勝田 陽介 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (50632460)
北村 裕介 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (80433019)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | DNA / mRNA / 遺伝子発現制御 / バイオ分析 / 核酸医薬 / グアニン4重鎖構造 / 光二量化 / アントラセン / オメガ型構造 / 可逆的スプライシング / ４重鎖構造 / ステープル核酸 / オメガ構造 / 光制御 / G4構造誘導 / 人工的スプライシング / 刺激応答 / 光応答性 / 金属イオン / G4構造 / 錯生成 / グローバル構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
化学合成DNA、内在性RNAの構造を操ってその塩基配列を可逆的に編集する。DNAやRNAの配列の一部をつまみ出し、一次構造においては互いに離れた二箇所を直接繋ぎ留めてΩ型の構造を形成することで一部の配列を バイパスした状態をつくる。DNAにおいては、その骨格上の特定の2箇所に刺激応答部位を挿入し、光や金属イオンなどの外部刺激によるΩ構造形成により標的とするmRNA等に相補的な新しい塩基配列を与えるような分子設計をする。RNAにおいては、トランスフェクションした修飾DNA、内在性、あるいは細胞内で過剰発現させた短いRNA等を用いて、mRNAの狙った箇所にΩ構造を誘起して翻訳等をブロックする。
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| 研究成果の概要 |
外部からの刺激により、DNAやRNAのグローバルな構造をコントロールすることで関連する生命現象を制御した。具体的には、修飾DNAや mRNAの配列の一部をつまみ出し、一次構造においては互いに離れた二箇所を繋ぎ留めてΩ型構造を形成させる。DNA骨格中、互いに離れた二箇所にアントラセンを組込んだDNAは、テンプレート存在下、光照射により新しい塩基配列をもつΩ型構造を形成した。mRNAの5'UTRの連続グアニン配列同士を互いに接近させることのできるstaple核酸により当該遺伝子の発現を制御することに成功した。動物実験において、核酸医薬を用いた心臓疾患の治療法としての可能性を示すことができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
外部刺激により人工DNAやmRNAの主鎖骨格の互いに離れた箇所を繋ぎ止めることで高次構造を変化させ、結果としてその機能を制御できることを示した。利用した外部刺激は光と短鎖核酸（staple DNAまたはRNA）である。特に後者の系においては、同じ原理を利用して分析と制御、例えばそれぞれmiRNAの検出、遺伝子発現制御等に応用することができる。本遺伝子制御技術は、原理的に完全に新しいものであり、アンチセンス、RNAiに続く核酸医薬における第三のモダリティーとなる。医薬品としての代謝安定性を考えたとき、多くの優れた人工核酸をstapleとして利用できる点は非常に好都合な特徴である。
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