ペプチド構造化によるRNA自己複製システムの構築

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現代の生命では，核酸やタンパク質などの複数の分子種の協調によって精妙な遺伝子発現機構を構築されている．しかし，初期生命が如何に誕生し，そのような複雑な系に進化してきたのかという生命の本質的な問いにはまだ答えが得られていない．現存生命においてRNAが遺伝情報の保存と同時に触媒機能を担いうることから，RNAから進化が開始したという「RNAワールド仮説」が立てられた．しかし，その後，RNA自身の進化・タンパク質との共進化がどのように進んできたのかについてはまだ分かっていない．そこで本研究では，RNA酵素（リボザイム）をモデル分子として用い，それに単純なペプチドを加えることにより，複数分子種が存在する環境下でRNA自己複製システムの構築を目指し，初期生命におけるRNA・ペプチド共進化の進行を理解する．そのために，自己集合ペプチドの構造体形成を行うことにより，リボザイムの活性向上・区画化を試みる．本年度は，正電荷部位と疎水性配列を持つ自己集合ペプチドの更なる設計を行った．それにより，高塩濃度だけではなく低塩濃度下でもペプチドの自己集合より形成された構造体の表面でRNAポリメラーゼリボザイム（RPR，リボザイムの一種）を濃縮・活性化することに成功し，様々な塩濃度環境に適応させることができた．さらに，RPR自己複製に向けて，自己集合ペプチドと共に（合成された産物をテンプレートから剥がれ出し合成反応を繰り返すための）加熱プロセスを行うことを試みた．ペプチドの自己集合により，加熱されたRPRの活性を保つことに成功した．その様なペプチドはリボザイムとの絡まりを抑制する効果を持つため，加熱過程においても変性したリボザイムの折りたたみ過程を阻害しない可能性が考えられる．自己集合ペプチドはRNAの区画化・活性化機能を持つ同時に，さらにRNAの自己複製をサポートすることができることで，RNA生命進化を有利な方向に導く可能性を示された．