RNA分解産物をリサイクルするリガーゼリボザイムの創出

创建可回收 RNA 降解产物的连接酶核酶

基本信息

批准号：
22K19118
负责人：
加藤義雄
金额：
$ 3.99万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19118/
关键词：
RNA 進化分子工学リガーゼリボザイム

项目摘要

RNAワールド仮説では、前生物的な地球環境において、簡単な有機分子群が縮合を繰り返しながら大きな分子種へと変換され、モノマーヌクレオチドが大量に存在し得たという前提に端を発する。現代生物は、リボヌクレオチド三リン酸（NTP）を利用してポリマー化することにより、RNAを生合成している。NTPを基質として利用しポリマー化を促進する反応が、RNA自身によって触媒されるとするならば、自己複製可能なRNAが誕生できるのではないか、というのがNTP型仮説である。実際2001年に、NTPを連続的に縮合していく反応を触媒できるような酵素が人工進化によって作成されてきたことで、このNTP型仮説の実証が近づいてきた。しかし、前生物的環境において大量に存在し得たRNAモノマーはNTP型ではなく環状リン酸型ヌクレオチドである蓋然性が高いとの推測にもとづき、環状リン酸型のRNAポリメラーゼが存在し得たのではないかと仮説を立てた。この環状リン酸型仮説が成立しうるとすると、環状リン酸型ポリメラーゼ以前に環状リン酸型リガーゼリボザイムが出現し得たと推察される。そこで本研究では進化工学により、環状リン酸型リガーゼリボザイムの取得を試みる。初年度は、3’末端に環状リン酸を有する基質RNAと、5'末端にヒドロキシ基を有するリボザイムRNAを、安定的に調製供給する手法として、いくつかの手法論を検討した。また、初期配列としては微弱なリガーゼ活性を有する既知配列をスキャフォールドとして採用し、変異を導入しながらその効率を向上させる方針で、設計を進めている。

在RNA世界假设中，在生物学前的全球环境中，一个简单的有机分子群转化为大分子物种，反复进行，并在可能存在大量的Monoman Nurtide的前提。现代生物通过将核糖核苷酸三磷酸（NTP）与聚合物一起生活在RNA中。如果使用NTP作为底物促进聚合的反应是由RNA本身催化的，则是NTP假设，即可以诞生自我塑造的RNA。实际上，在2001年，一种可能灾难性的酶不断凝结NTP的反应是通过人工进化而产生的，而这种NTP假设的证明也接近了。然而，基于以前的生物学环境中可能大量含量的RNA单体不是NTP型，而是磷酸环型核苷酸，它可能存在于环磷酸RNA聚合酶中提出一个假设，以查看是否存在。如果可以建立这种环状磷酸盐假设，则假定环磷酸型脂肪液可以在环状磷酸聚合酶之前出现。因此，在这项研究中，我们将尝试通过不断发展的工程来获取环磷酸连接酶reubozyme。在第一年，我们研究了几种方法理论，是一种在3'末端稳定准备和提供具有环磷酸的底物RNA的方法，而在5'端具有羟基的核酶RNA。此外，初始阵列旨在采用弱连接酶活性作为脚手架的已知序列，并在引入突变的同时提高其效率。