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RNA分子スイッチ（リボスイッチ）は、基礎生物学に加え、創薬やケミカルバイオロジー等への幅広い展開が期待されている。その制御は小分子リガンドが誘起するRNA構造変化により発現すると考えられるが未知の部分が多い。申請者は「RNA酵素」研究で得た成果をもとにRNAナノバイオ工学の新手法（RNAモジュール工学）を展開している。本研究ではRNAモジュール工学を、RNAスイッチ研究に展開し、「天然リボスイッチの機能発現機構の解明」、および「複数の入力信号による高次制御RNAスイッチへの人工改変」を遂行する。本研究を構成する３つの課題と、H25年度の成果を以下に記す。１）構造モジュールを単位とするリボスイッチの構造-機能相関の解明「GNRA/レセプターユニット」を有するc-diGMPリボスイッチに関して、機能発現の構造基盤を「RNA構造モジュール」の視点から研究した。同リボスイッチのアプタマーユニット下流で遺伝子発現のスイッチを担う3’非翻訳領域の変異体を系統的に作成し、大腸菌でのin vivoレポータ実験とリアルタイムPCRから、本リボスイッチは従来の単純なON/OFFスイッチでなく、多段階の発現制御を翻訳の段階で行っていることを強く示唆する結果を得た。２）RNAモジュール工学による人工リボスイッチ／アプタマーの創製、３）RNAモジュール工学による天然リボスイッチの高次人工制御、以上の二課題については、前年度までの成果を統合し、課題２で取得した新規人工RNAモチーフを含む複数の人工モチーフをc-diGMPリボスイッチに組み込み「天然／人工ハイブリット・リボスイッチ」の作成を行い、大腸菌細胞内でのスイッチング特性を課題１と同様の手法で評価した。試験管内進化工学(in vitro RNA モジュール工学)で得られた人工モチーフは、in vitrodでは天然モチーフに匹敵あるいは凌駕する特性を示すにも関わらず、大腸菌細胞内の環境では十分なスイッチ特性が得られないという結果を与えた。
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