ゲノム編集による5´非翻訳領域の改変によりタンパク質発現量を増加させる技術の開発

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22299
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 尾之内 均 北海道大学, 農学研究院, 教授 (50322839)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2023-03-31
• キーワード: ゲノム編集 / 5'非翻訳領域

研究実績の概要

真核生物の遺伝子の5'非翻訳領域には、翻訳効率に影響を及ぼす配列が存在する。そのため、CRISPR/Cas9システムを用いて5'非翻訳領域を切断してそのような配列に変異を生じさせることにより、外来DNAを挿入することなく遺伝子組換えに該当しない範囲のゲノム編集でも特定の遺伝子の翻訳効率を変化させることができると考えられる。本研究では、そのような遺伝子組換えに該当しない範囲のゲノム編集を用いた5'非翻訳領域の改変によりタンパク質発現量を調節する方法の開発を行っている。
2021年度までの研究によってCRISPR/Cas9システムを用いてイネの遺伝子の5'非翻訳領域に変異を導入し、タンパク質発現量に影響を与える変異をいくつか同定した。2022度の研究では、引き続きイネの遺伝子の5'非翻訳領域に導入された変異の同定を行い、さらに多くの変異を同定することができた。それぞれの変異を含む5'非翻訳領域をクローニングしてルシフェラーゼ遺伝子につなぎ、一過的発現解析により各変異のタンパク質発現への影響を検討した。その結果、変異によるルシフェラーゼ発現量の変化が観察されたが、変異の種類によってルシフェラーゼ発現量の変化の程度は多様であった。この研究により、遺伝子組換えに該当しない範囲のゲノム編集を用いた5'非翻訳領域への変異導入によってタンパク質発現量を様々なレベルに変化させられることを実際に示すことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Genome-wide identification of Arabidopsis non-AUG-initiated upstream ORFs with evolutionarily conserved regulatory sequences that control protein expression levels (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiragori Y, Takahashi H, Karino T, Kaido A, Hayashi N, Sasaki S, Nakao K, Motomura T, Yamashita Y, Naito S, Onouchi H
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 巻: 111 ページ: 37-55
  • DOI: 10.1007/s11103-022-01309-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Upstream open reading frame-mediated upregulation of ANAC082 expression in response to nucleolar stress in Arabidopsis (2023)
  • 著者名/発表者名: Sasaki S, Murakami T, Yasumuro M, Makita A, Oi Y, Hiragori Y, Watanabe S, Kudo R, Hayashi N, Ohbayashi I, Sugiyama M, Yamashita Y, Naito S, Onouchi H Upstream open reading frame-mediated upregulation of ANAC082 expression in response to nucleolar stress in Arabidopsis
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 40 ページ: 21-30
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.22.1215a
  • 査読あり / 国際共著