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2018 年度 実績報告書

人工リボスイッチによる真核細胞内タンパク質発現の精密制御

研究課題

研究課題/領域番号 17K19200
研究機関京都大学

研究代表者

佐藤 慎一  京都大学, 化学研究所, 准教授 (70534478)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
キーワードRNA / 核酸 / リボスイッチ
研究実績の概要

本研究目的は,動物細胞内のタンパク質翻訳を厳密に制御可能な研究ツールを開発することにあった.

本研究では,タンパク質翻訳をmRNA内部リボソーム進入部位(IRES)の構造と機能を制御する人工リボスイッチにより行った.この人工リボスイッチは,IRES構造のリボソームの認識に必須な構造を分割し,再構成することで機能する.設計した分割型IRESリボスイッチは,真核細胞のIn vitro翻訳システムで機能し,タンパク質発現を厳密に制御可能であることが示された.特にタンパク質の発現誘導を300倍以上に誘導することが可能であるなど,そのタンパク質発現制御性能はこれまでに報告のある人工リボスイッチの中でも群を抜いている.細胞内タンパク質の増減を自由にコントロールするために,タンパク質の発現誘導ができる「ON」スイッチだけでなく,タンパク質発現抑制ができる「OFF」スイッチを設計し,それぞれが有効に機能することが確認できた.本研究では更に,設計したONスイッチとOFFスイッチを組み合わせることで,タンパク質の発現誘導と抑制を同時に制御できるDualスイッチとして機能させることができることを確認した.Dualスイッチを利用すれば,同一mRNA上から複数のタンパク質を個別に発現誘導・抑制することが可能となる.この人工リボスイッチは,ヒト細胞内で機能することも確認できており,動物細胞内で精密なタンパク質発現制御ツールとなり得る.また,本研究成果は,RNA構造体を分割する大胆かつ斬新な核酸設計を行っており,今後の核酸設計に新たな指針を与えるなど,基礎研究においても大きなインパクトを生むであろう.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Multifunctionalization of Cells with a Self-Assembling Molecule to Enhance Cell Engraftment2019

    • 著者名/発表者名
      Takashima Ippei、Kusamori Kosuke、Hakariya Hayase、Takashima Megumi、Vu Thi Hue、Mizukami Yuya、Noda Naotaka、Takayama Yukiya、Katsuda Yousuke、Sato Shin-ichi、Takakura Yoshinobu、Nishikawa Makiya、Uesugi Motonari
    • 雑誌名

      ACS Chemical Biology

      巻: 14 ページ: 775~783

    • DOI

      10.1021/acschembio.9b00109

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Live-cell imaging of multiple endogenous mRNAs permits the direct observation of RNA granule dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      Yatsuzuka Kenji、Sato Shin-ichi、Pe Kathleen Beverly、Katsuda Yousuke、Takashima Ippei、Watanabe Mizuki、Uesugi Motonari
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 ページ: 7151~7154

    • DOI

      10.1039/C8CC03805H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical decontamination of iPS cell-derived neural cell mixtures2018

    • 著者名/発表者名
      Mao Di、Chung Xie Khim Watson、Andoh-Noda Tomoko、Qin Ying、Sato Shin-ichi、Takemoto Yasushi、Akamatsu Wado、Okano Hideyuki、Uesugi Motonari
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 ページ: 1355~1358

    • DOI

      10.1039/c7cc08686e

    • 査読あり
  • [学会発表] RNA高次構造構築による新規遺伝子発現制御法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      勝田 陽介・佐藤 慎一・嘉村 匠人・北村 裕介・萩原 正規・井原 敏博
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会2019
  • [学会発表] G-quadruplexを利用したRNA fraction検出法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      勝田 陽介, 嘉村匠人, 北村裕介, 萩原正規, 佐藤慎一, 井原 敏博
    • 学会等名
      日本分析化学会第67年会
  • [学会発表] RNA G-quadruplex形成を利用した新規遺伝子発現抑制技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      勝田 陽介, 嘉村匠人, 北村裕介, 萩原正規, 佐藤慎一, 井原 敏博
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] RNA高次構造の形成誘導を利用した 遺伝子機能解析技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      嘉村匠人, 勝田陽介, 北村裕介, 萩原正規, 佐藤慎一, 井原敏博
    • 学会等名
      第36回九州分析化学若手の会夏季セミナー
  • [学会発表] 小分子を用いたRNA四重鎖構造の網羅的探索2018

    • 著者名/発表者名
      井上 舞美、勝田 陽介、北村 裕介、上杉 志成、 萩原 正規、佐藤 慎一、井原 敏博
    • 学会等名
      第36回九州分析化学若手の会夏季セミナー
  • [学会発表] 外的因子によるRNA高次構造の形成誘導および遺伝子発現制御2018

    • 著者名/発表者名
      嘉村匠人、勝田陽介、北村裕介、萩原正規、佐藤慎一、井原敏博
    • 学会等名
      第30回生体機能関連化学若手の会サマースクール
  • [学会発表] 小分子を用いたタンパク質翻訳反応制御機能を有するRNA高次構造の網羅的探索2018

    • 著者名/発表者名
      井上 舞美、勝田 陽介、北村 裕介、上杉 志成、萩原 正規、佐藤 慎一、井原 敏博
    • 学会等名
      第30回生体機能関連化学若手の会サマースクール
  • [学会発表] RNAを標的とした新規機能解析技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      嘉村匠人、勝田陽介、北村裕介、萩原正規、佐藤慎一、井原敏博
    • 学会等名
      化学関連支部合同九州大会
  • [学会発表] 小分子を用いたRNA四重鎖構造の網羅的探索2018

    • 著者名/発表者名
      井上 舞美、勝田 陽介、北村 裕介、上杉 志成、萩原 正規、佐藤 慎一、井原 敏博
    • 学会等名
      化学関連支部合同九州大会
  • [学会発表] がん関連遺伝子を対象とした 細胞内RNA G-quadruplexの網羅的探索2018

    • 著者名/発表者名
      勝田 陽介, 佐藤 慎一, 井上 舞美, 嘉村 匠人, 北村 裕介, 萩原 正規,上杉 志成, 井原 敏博
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第13回年会

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公開日: 2019-12-27  

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