| 研究課題/領域番号 |
20K14599
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
李 佩瑩 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (00862062)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | リボザイム / ペプチド / 生命の起源 |
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| 研究実績の概要 |
現代の生命では複数の分子種（核酸，タンパク質）の協調によって精妙な遺伝子発現機構を構築されているが，初期生命が如何に誕生し，そのような複雑な系に進化してきたのかという生命を理解するための本質的な問いの答えは未だに得られていない．現存生命においてRNAが遺伝情報の保存と同時に触媒機能を担いうることから，RNAから進化が開始したという有力な仮説（RNAワールド仮説）が立てられ，その後，RNAとタンパク質の共進化によりRNAの触媒機能の多くがタンパク質へ受け渡されたと推測されている．しかし，RNAとタンパク質の共進化がどのように進んできたのかについてはまだ分かっていない．そこで本研究では，RNA酵素（リボザイム）をモデル分子として用い，単純なペプチドを加えることにより複数分子種の環境におけるRNA自己複製システムの構築を目指し，初期生命においてRNA・ペプチド共進化の進行を理解する．そのために，自己集合ペプチドの構造体形成を行うことにより，リボザイムの活性向上・区画化を試みる．
本年度は，RNAと相互作用する正電荷の短鎖ペプチドを基に，疎水性配列を加えることで，ペプチドの自己集合によるRNA結合性のアミロイド構造体を得た．それにより，RNAポリメラーゼリボザイム（RPR，リボザイムの一種）をペプチド構造体の表面に濃縮し，反応活性を向上することに成功した．その様な自己集合正電荷ペプチドは，構造体の形成によって，リボザイムとの絡まりを有効的に解消し，RNA生命においてリボザイムを区画化すると同時にリボザイムの機能を補助する可能性を示唆された．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は疎水性配列を有する新たなペプチドを探索し，液-液相分離構造と異なるペプチド構造体の構築を行い，塩濃度を調整することによってリボザイムの活性制御に成功した．これらの発見により，自己集合によって形成されたペプチド固体構造が液-液相分離構造と同様にRNAの濃縮効果を持ち，さらに活性促進・RNAとの絡み合いを抑制する効果を有することが分かって，より単純な自己集合ペプチドを設計した．この成果はNature Communications誌にアクセプトされ，本年度の目標に達成できたと考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き上述のアミロイド構造体を利用し，RNA生命進化においてリボザイムの自己複製過程を繰り返すことを試みる．リボザイム自己複製の繰り返しにおいて自己集合ペプチドが変性したリボザイムの折りたたみ過程にどの様な影響を与えるかを確かめ，リボザイムの自己複製をサポートできるペプチドを探索していく．また，この様なペプチド配列を基に，液-液相分離構造体の構築を試み，様々の環境でのリボザイム自己複製系の繰り返しの実現を目指す．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度同様，新型コロナウィルス感染症による影響で，参加予定の学会がweb形式での開催となった為，その旅費が次年度に繰り越された．その差額に関しては，次年度におけるリボザイム自己複製過程の繰り返しの実施において，RNA・ペプチドなどの試薬の購入に使用する．
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