Construction of artificial gene circuit and cell programming based on RNA network control

基于RNA网络控制的人工基因电路构建与细胞编程

• 批准号: 20H00452
• 负责人: 齊藤 博英
• 金额: $ 29.04万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00452/
• 关键词: 合成生物学; 細胞運命制御; 遺伝子回路; マイクロRNA; 転写後制御

生命システムの根幹をなす遺伝子発現制御において、RNA分子が重要な役割を担っている。本研究では、合成生物学の手法を通じて機能性人工RNAを創出し、生命システムにおけるRNAの役割の理解と、RNAの機能を制御する技術の開発を行う。具体的には、1) 標的細胞で特異的に発現する分子を検知して、外来遺伝子を活性化できる人工RNAスイッチを創出する。次に、2) このRNAスイッチを活用し、目的の細胞を生きたまま精密に選別できる技術を開発する。さらに、3) RNAとタンパク質の相互作用からなる様々な人工遺伝子回路を構築し、標的細胞の生死や分化を安全・精密・自律的に実行できる「細胞プログラミング技術」の確立を目指す。本年度は、その基盤技術となるマイクロRNAおよびタンパク質応答性「RNAオンスイッチ」の開発に取り組んだ。(1)マイクロRNA応答性オンスイッチの開発人工mRNAの3’末端に、標的マイクロRNAの相補配列、および翻訳抑制配列を挿入することで、任意のマイクロRNAを発現する細胞でのみ、人工mRNAからの翻訳を活性化できるシステムを構築することに成功した。このシステムをもとに、任意のマイクロRNAの発現に応じて、細胞死制御因子を特異的に活性化できるオンスイッチを構築した。(2)タンパク質応答性オンスイッチの開発各種細胞に特徴的なマーカータンパク質を標的として検知し、任意の遺伝子の発現を活性化できるオンスイッチの開発に取り組んだ。標的タンパク質が存在しない場合にはmRNAが分解され翻訳はなされないが、標的タンパク質存在下ではそのタンパク質がmRNAに結合しRNAの分解を防ぐことで翻訳が活性化されるシステムである。設計通りの挙動を示すオンスイッチが開発でき、標的タンパク質のバリエーションの拡充にも成功した。

RNA molecules play an important role in the development of genes in the root system of life This study aims to develop techniques for the creation of functional artificial RNA, the understanding of RNA processing, and the control of RNA functions through synthetic biology. Specific target cell specific molecular detection, foreign gene activation, artificial RNA generation Second, 2) the development of technology for the use of RNA, the production of targeted cells, and precision selection. (3) RNA and DNA interaction, artificial gene sub-circuit construction, target cell life and death, differentiation, safety, precision, self-discipline implementation, establishment of "cell culture technology" goal. This year, we have selected a group for the development of a new type of DNA based technology. (1)The 3 'terminal region of the target RNA and the complementary alignment of the target RNA and the translational inhibition alignment of the target RNA were successfully constructed. The expression of these genes, the expression of arbitrary genes, the activation of cell death control factors, and the construction of these genes. (2)The development of various cell characteristics in a variety of qualitative and quantitative ways to detect and activate the development of arbitrary genes is composed of components. In the presence of the target substance, the mRNA is decomposed and the RNA is decomposed. In the presence of the target substance, the mRNA is decomposed and the RNA is activated. The design is successful in the development and quality of mobile communication systems.