新規人工RNA結合タンパク質の革新的デザイン法の開発とその有効性の検証

开发新型人工RNA结合蛋白的创新设计方法并验证其有效性

• 批准号: 22H02200
• 负责人: 世良 貴史
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02200/
• 关键词: RNA; タンパク質

生体内では、多種多様な生命現象が、様々な仕組みを駆使して、遺伝情報を正しい場所で、適切な時期に、必要な量巧妙に読み出すことにより精密に制御されている。このことは、この遺伝情報の読み出しを生物とは独立に制御できるようになれば、遺伝子の発現調節や加工などを介して、発生、分化、老化などの生命現象の解明やガン、遺伝病などの疾患の治療法の開発につながり、学術、健康・福祉、経済、社会など幅広い分野での多大な貢献が期待される。そのための一つのアプローチとして、標的の遺伝情報、すなわちゲノムDNAやmRNAの特定の標的配列に結合できる人工タンパク質を創出できれば、この人工タンパク質単独、あるいはこのタンパク質に別の機能ドメインを連結した融合タンパク質を用いて、標的の様々な生命現象を望むように制御することが可能となる。当研究室ではこれまで、セントラルドグマにおける、DNA情報の読み取りを制御すべく、ゲノム上の標的DNA配列に結合する人工DNA結合タンパク質を独自に開発し、これまでガンなどの遺伝子発現やウイルスゲノム切断によるウイルスの不活性化などを実現してきた。そこで、本研究では、セントラルドグマのもう一つの重要なRNA情報の読み取りを制御すべく、新規の人工RNA結合タンパク質の開発を目指している。そのため、本年度では、これまでの知見に基づき、各種タンパク質をデザインした。当該遺伝子を大腸菌発現ベクターにクローニングした後、形質転換した大腸菌で発現量・可溶化条件を検討した。これら条件を最適化し、各目的タンパク質を大量発現させ、溶菌した後、精製し、濃度を測定した。得られたタンパク質の各標的RNA配列への結合力や特異性を検証し、比較・検討した。

在生物体中，通过在正确的地点、正确的时间巧妙地读出必要量的遗传信息，并充分利用各种机制，可以精确地控制各种各样的生物现象。这意味着，如果能够独立于生物体控制这种遗传信息的读出，就有可能阐明发育、分化和衰老等生命现象，并通过基因表达来治疗癌症、遗传性疾病等。预计这项研究将促进许多疾病治疗方法的发展，并将在学术界、健康和福利、经济和社会等广泛领域做出重大贡献。作为实现这一目标的一种方法，如果我们能够创建一种能够与目标遗传信息（即基因组 DNA 或 mRNA 的特定目标序列）结合的人工蛋白质，我们可以单独创建这种人工蛋白质，或者创建一种融合蛋白，其中另一种功能使用该技术，可以根据需要控制靶标的各种生物现象。为了控制中心法则中DNA信息的读取，我们实验室自主研发了人工DNA结合蛋白，通过与基因组上的目标DNA序列结合，实现了病毒的灭活。因此，在这项研究中，我们的目标是开发一种新的人工RNA结合蛋白来控制RNA信息的读取，这是中心法则的另一个重要方面。因此，今年，我们根据迄今为止所获得的知识设计了各种蛋白质。将基因克隆至大肠杆菌表达载体后，使用转化的大肠杆菌检查表达水平和溶解条件。通过优化这些条件，每种目标蛋白均得到大量表达、裂解、纯化，并测量其浓度。对所得蛋白与各靶RNA序列的结合强度和特异性进行了验证、比较和研究。