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2020 年度 研究成果報告書

高速AFMによるゲノム編集ツールCRISPR-Casの分子作動機構の網羅的解析

研究課題

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研究課題/領域番号 18H01836
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分28040:ナノバイオサイエンス関連
研究機関金沢大学

研究代表者

柴田 幹大  金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (80631027)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード1分子イメージング・ナノ計測 / ゲノム工学 / タンパク質・酵素化学 / 1分子計測・操作 / バイオイメージング
研究成果の概要

本研究は、ゲノム編集ツールCasタンパク質群に高速AFMを適用し、様々なCasタンパク質がDNAに結合し切断する瞬間を実時空間で可視化することで、DNA切断分子作動機構を統一的に理解することを目的とした。研究期間において、SaCas9、AsCas12a、LbCas12aに対して高速AFM観察を行い、核酸非結合状態ではフレキシブルな構造をとるが、RNA結合状態では安定で固い構造をとり、RNA-DNA結合状態では、標的DNA配列に強く結合したままであることを明らかにした。この分子動態は、全てのCasタンパク質において観察され、エンドヌクレアーゼにおける共通の分子作動機構といえる。

自由記述の分野

ナノバイオサイエンス

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果における学術的意義として、Casタンパク質におけるRNAの役割が、標的DNA配列へのガイド役だけでなく、立体構造の安定化に寄与することを明らかにした点や、RNA-Casタンパク質がDNA配列へひとたび結合すると、DNA上をスライドすることなく強固に結合したままであることを明らかにした点が挙げられる。また、現代のバイオテクノロジーの中心であるゲノム編集を担うCasタンパク質群のDNA切断分子機構の統一的な理解は、人類にとって重要であり、ゲノム編集技術のさらなく高度化を促す研究成果と位置付けられ、社会的意義は大きいと考えられる。

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公開日: 2022-01-27  

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