Development of tunable aptamers derived from natural riboswitches for making genetic control devices

开发源自天然核糖开关的可调适体，用于制造遗传控制装置

• 批准号: 15F15345
• 负责人: 杉本 直己
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Konan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-11-09 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15345/
• 关键词: 分子クラウディング; RNA; 高次構造; 相互作用; エンタルピー; エントロピー; 翻訳抑制; リボスイッチ; アプタマー; FMN; ＦＭＮ; 分子クラウディング; RNA; 高次構造; 相互作用; エンタルピー; エントロピー; 翻訳抑制; リボスイッチ; アプタマー; FMN; ＦＭＮ

本研究では、天然に存在する遺伝子の発現調節に関わるRNAを研究対象とし、特定の分子との相互作用に伴うRNAの構造変化や、相互作用における物理化学的なパラメータ（結合親和性、結合速度定数、解離速度定数など）を定量的に解析する。平成29年度は、以下の2つの研究課題を中心に進めた。（１）分子クラウディング環境下におけるFMNリボスイッチとFMNとの相互作用解析F. nucleatumに由来するFMNリボスイッチのアプタマードメイン（FMNアプタマー）をin vitroで転写合成し、細胞内環境を模倣した分子クラウディング環境下において、FMNとの相互作用における物理化学的なパラメータを種々の実験手法を用いて解析した。その結果、分子クラウディング環境下でのFMNアプタマーとFMNとの相互作用は、induced fitタイプの相互作用様式を示し、希薄溶液条件下での相互作用様式とは大きく異なることが示唆された。（２）細胞内におけるRNA四重鎖構造の形成と翻訳反応への影響を評価する新手法の開発mRNA上での四重鎖構造の形成が翻訳反応に及ぼす影響を評価するために、2種類のタンパク質が同一mRNAから翻訳されるレポーター遺伝子を設計した。本研究では、二次構造と四重鎖構造を競合して形成し得る癌遺伝子mRNAの5′非翻訳領域に由来する配列を用いて評価を行った。その結果、二次構造と四重鎖構造とが競合する配列の場合には、二次構造が有意に形成されることで、四重鎖構造を介した翻訳反応の抑制が現れてこない可能性が示された。

在这项研究中，我们将研究与自然存在基因表达的调节有关的RNA，并定量分析与与特定分子相互作用相关的RNA的结构变化，以及相互作用的物理化学参数（结合亲和力，结合速率，结合速率常数，离解率常数等）。 In 2017, we focused on the following two research topics: (1) Interaction analysis of FMN riboswitches with FMN in a molecular clouding environment The aptamer domain (FMN aptamer) of the FMN riboswitch derived from F. nucleatum was transcriptionally synthesized in vitro, and the physicochemical parameters of interaction with FMN in a molecular clouding environment mimicking the使用各种实验方法分析细胞内环境。结果表明，分子云环境中FMN适体和FMN之间的相互作用表现出诱导的拟合类型相互作用模式，这与稀释溶液条件下的相互作用明显不同。 （2）开发一种新方法，以评估RNA四链体结构的形成及其对翻译反应的影响，以评估四链体结构对mRNA的形成对翻译反应的影响，其中两种类型的蛋白质是从同一mRNA设计的两种类型的蛋白质。在这项研究中，使用源自癌基因mRNA的5'未翻译区域的序列进行评估，该序列可以与次级和四链体结构竞争。结果，结果表明，在次级结构和四链体结构竞争的序列中，二级结构被显着形成，并且可以通过四链体结构抑制翻译反应。