A novel gene expression control system based on the prokaryotic Argonaute

基于原核Argonaute的新型基因表达控制系统

基本信息

批准号：
22K06093
负责人：
三好智博
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Oita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06093/
关键词：
Argonaute DNA silencing phage 感染防御機構 small RNA DNAサイレンシング遺伝子発現制御

项目摘要

RNA干渉（RNA interference）は、小分子RNAをガイド鎖として、その塩基配列特異的に標的RNAを分解するメカニズムである。このRNA干渉は、真核細胞に特有の機構であり、Argonauteタンパク質がその作用機序の中枢を担っている。一方、原核生物にもArgonauteは存在することが知られているが、その機能は未解明のままであった。研究代表者らは、X線結晶構造解析と生化学的解析により、光合成細菌Rhodobacter sphaeroidesのArgonaute（RsAgo）が、小分子RNAをガイド鎖として、その相補的な塩基配列を持つDNAと結合することでDNA interferenceに関与することを世界に先駆けて明らかにした。しかし、このシステムの詳細は、まだ明らかになっていない。我々は、RsAgoの外来DNAの感染抑制機能を明らかにするために、Agoが発現していない大腸菌の細胞にRsAgoを発現させ、バクテリオファージを感染させる実験を行った。Tファージシリーズは、RsAgoの発現により感染効率が上昇した。一方で、λファージでは、RsAgoの発現により感染が抑制された。Argonauteタンパク質は、真核生物ではウイルス感染抑制などからの生体防御機構として機能していることから、原核生物でも類似の機能が予想されている。したがって、原核型Argonauteも外来遺伝子に対する防御機構としてはたらくと予想していたが、RsAgoは2種類のファージ感染に対して、対照的な機能を有することが示された。今後、各々の機能におけるRsAgoの役割を明らかにしていく予定である。

RNA干扰是一种利用小RNA分子作为引导链以序列特异性方式降解靶RNA的机制。这种RNA干扰是真核细胞特有的机制，而Argonaute蛋白在其作用机制中发挥着核心作用。另一方面，已知Argonaute存在于原核生物中，但其功能仍然未知。通过X射线晶体学和生化分析，研究人员发现光合细菌球形红杆菌的Argonaute（RsAgo）以小RNA为引导链以互补碱基序列与DNA结合，这是世界上首次揭示的。参与DNA干扰。不过，该系统的细节尚未透露。为了阐明RsAgo抑制外源DNA感染的功能，我们进行了一项实验，在不表达Ago的大肠杆菌细胞中表达RsAgo，并用噬菌体感染它们。 RsAgo的表达提高了T噬菌体系列的感染效率。另一方面，RsAgo表达抑制了λ噬菌体的感染。 Argonaute 蛋白在真核生物中充当生物防御机制，例如通过抑制病毒感染，因此预计它在原核生物中也将具有类似的功能。因此，我们预计原核Argonaute也将充当针对外源基因的防御机制，但RsAgo被证明对两种类型的噬菌体感染具有相反的功能。未来，我们计划明确 RsAgo 在各个功能中的作用。