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植物ミトコンドリアゲノムは人為改変が不可能な最後のゲノムである。最近、ゲノム編集技術mitoTALENを用いることで、ミトコンドリアゲノムの任意箇所の切断、修復、ゲノム構造変化を引き起こすことができることが明らかになった。本申請研究では、核ゲノム編集でよく使われる、より作成とDNA切断効率の高いCRISPR/Cas9法をミトコンドリアゲノム編集に適用させるという挑戦である。ミトコンドリア内のDNAを標的切断するために、この人工制限酵素をミトコンドリアへ輸送させる必要があり、Cas9タンパク質にミトコンドリアマトリクス局在シグナル配列(Arabidopsis thaliana ATPase delta prime subunit presequence)を付加した。既にmitoTALENを用いて成功が確認されている遺伝子破壊標的配列について、同じ箇所のDNA切断を試みたが、残念ながらCRISPR/Cas9法では、ミトコンドリアゲノムDNAの切断/変異導入/DNA消失などは認められなかった。ほ乳類細胞では同様のCRISPR/Cas9法で、ゲノムDNA切断/消失が一報報告されているが、これを否定する文献が多数出ている。Cas9タンパク質のミトコンドリアへの局在だけでなく、標的配列認識に必要なguide RNAの局在も必要であると考えられ、これについては未だ有力な方法が見つかっていない。しかし、申請者らが同時並行で進めてきたmitoTALEN法の簡便改良法の技術開発が進み、これによって、簡便で高効率のミトコンドリアゲノム編集が達成できる見通しが得られた。
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