リボザイム機能構造のネットワーク

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14035224
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 井上 丹 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (40114855)
• キーワード: RNA / リボザイム / in vitroセレクション / リガーゼ / self-folding RNA / 分子デザイン / 分子エンジニアリング / ナオバイオ

研究概要

最近の天然RNAの立体構造解析から、新しいRNAの構造を決定するRNA分子内相互作用が見出された。これらは、ループとレセプターの組み合わせによりRNA基本構造単位(らせん構造を連結するRNA-RNA接続ユニットである。したがって、原理的には、RNA基本構造単位(らせん構造)とこれら接続ユニットを組み合わせることにより、望みの立体構造をもつRNA分子をデザイン・構築できるはずである。
我々は、実際に、これら接続ユニットを用いて人工のRNAをコンピューターによりデザインし、そのデザイン通りにRNAを作成することに成功した。そこで、小スケールのコンビナトリアムライブラリーを同RNAに組み込み、このライブラリーからのセレクションにより活性中心をインストールし、完全に人工的な新規リボザイム(リガーゼ)を創成することに成功した。また、構造既知の天然のRNAであるP4-P6 RNAを骨格として、同じく新規リボザイムを創成することが出来た。これらの研究をProc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.とRNA誌に発表した。
さらに生化学的解析を行い、これらは骨格となる立体構造を利用していること、これまでに得られた他のリボザイムと同様の生化学的性質を持つことを明かにした。構造化学的解析から、二つのリボザイムの活性中心を含むモジュラーユニットは全く異なる構造と成分を持つことが明らかになった。したがって、上記のように2例の異なるリボザイムを作成できることを証明したので、、我々が開発したリボザイム創成のための新しい手法は、一般的にさまざまなリボザイムの創成に応用可能であることが証明できた。

研究成果

• [雑誌論文] Generation of a catalytic module on a self folding RNA (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, W., Ikawa, Y., Jaeger, L., Shiraishi, H., Inoue, T.
  • 雑誌名: RNA 10 ページ: 1900-1906
• [雑誌論文] De novo synthesis and development of an RNA enzyme (2004)
  • 著者名/発表者名: Ikawa, Y., Tsuda, K., Matsumura, S., Inoue T.
  • 雑誌名: Proc.Nad.Acad.Sci.USA 101 ページ: 13750-13755
• [雑誌論文] リボザイムの分子設計法-RNA構造情報の分子デザインへの還元 (2004)
  • 著者名/発表者名: 井上丹, 井川 善也
  • 雑誌名: 実験医学(増刊) 22 ページ: 2401-2407
• [雑誌論文] A ligase ribozyme obtained from a structural pool (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, Y., Ikawa, Y., Jaeger, L., Inoue, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids res.Symp.Ser. 48 ページ: 209-210
• [雑誌論文] Artificial Modules for Enhancing Rate Constants of a Group I Intron Ribozyme without a P4-P6 Core Element (2004)
  • 著者名/発表者名: Shoji J.Ohuchi, Yoshiya Ikawa, Hideaki Shiraishi, Tan Inoue
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 540-546