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本研究では、標的RNAと結合することによりその構造変化を誘導することのできる小分子リガンド「RNA分子糊」を用いて、遺伝子発現調節RNAスイッチを構築する。１）抑制（OFFスイッチ）、２）促進（ONスイッチ）、３）双方向切り換え（光刺激による可逆的スイッチ）、を実現し、RNA結合リガンドを基盤とした合成生物学的システムを確立する。
本年度は、項目１）、２）について、標的RNAに対して高い親和性で結合し、二本鎖構造を大きく安定化する新規RNA結合リガンドの創製を行った。新規リガンドの化学構造上の特徴は、塩基認識部位を結ぶリンカー構造にあり、ピペラジン型リンカーやタンデム連結型のリンカー構造が、高親和性を示すだけなく、細胞毒性が低減されることを見出した。毒性の低減により高濃度の分子投与が可能になり、細胞内でより効果的に用いることのできるRNA分子糊として期待される。
項目３）について、これまでに開発を進めてきたリボザイムの活性制御に基づいた遺伝子発現調節RNAスイッチと、光応答性RNA結合リガンドを用いて、ヒト培養細胞系における光刺激に依存した双方向可逆的スイッチを実現した。本系では、リガンドの結合がリボザイムを活性化することにより遺伝子発現が抑制されるOFFスイッチを用いた。リガンド非存在下においては、光照射の有無によって遺伝子発現量は変化せず、また、光未照射下ではリガンド添加による発現抑制効果は観測されない。リガンド存在下、365 nm LED光源を用いて光照射を行った細胞では、有意に発現抑制が観測された。さらに460 nmの光照射を続けて行うと発現量は回復した。以上の結果は、光応答性リガンドの光異性化反応に基づくリボザイム活性制御が、ヒト培養細胞内においても機能することを示しており、可逆的かつ時間空間的に光による制御可能な遺伝子発現調節系の構築に成功した。
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