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Integrative Structural Biology Studies on the development for safe and efficient Cas3 genome editing tools

安全高效Cas3基因组编辑工具开发的综合结构生物学研究

基本信息

批准号：
22H02266
负责人：
竹下浩平
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

近年、クラス1タイプIに属するCRISPR-Cas3システムを用いた真核細胞における国産ゲノム編集ツールの開発が進んでいる。クラス2タイプIIのCas9は二本鎖DNAを切断して小さな欠失変異を導入するが、Cas3は、標的DNAと相補的なcrRNAを結合したCascadeが標的DNA領域に結合したサイトに結合し、数百~数キロに渡る大規模欠失変異を導入する。一方で二次的なDNA切断によって予期せぬ欠失変異が懸念される。この二次的なDNA切断活性の発現メカニズムを理解できれば、より安全なゲノム編集ツールとして開発が可能であるが、そのメカニズムは未だ不明である。そのためには、ターゲットDNAのnon-target鎖を特異的に切断するメカニズムと、target鎖を切断する活性や非特異的にCas3近傍の一本鎖DNAを切断する二次的な活性のメカニズムの違いを詳細に理解する必要がある。そしてそれらのメカニズムの使い分けを可能としている構造的特徴を捉え二次的なDNA切断活性を欠損させた新規かつ安全な大腸菌由来Cas3改変体を開発する。本研究では我々が開発した大腸菌由来Cas3の効率的生産システムにより得られた高品質なタンパク質を用い、未だ明らかとなっていない大腸菌由来Cas3の原子分解能での構造解析を行い、機能と密接に関係した構造的特徴を捉える。本研究によって開発された新しいCRISPR-Cas3システムは安全性が担保されると考えられ、新規モデル動物の開発、遺伝子治療研究等に寄与するだけでなく、Cas9関連の知財に係らない国産ゲノム編集ツールの開発を推進するものである。

In recent years, クラス1タイプIにするCRISPR-Cas3システムをUse the eukaryotic cell における国产ゲノム to compile the ツールの开発が入んでいる.クラス2タイプIIのCas9は二本 lockDNAをcutして小さな无変differentを Importするが、Cas3は、target DNAとcomplementaryなcr The DNA field that RNA is combined with Cascade is combined with the target, and hundreds of large-scale cross-links are introduced. One and two cuts of DNA are expected and the suspense of the loss is different.このSecondary なDNA cutting active の発appear メカニズムをUnderstand できれば, よりSafety なゲノムCollection of ツールとして开発がpossible であるが, そのメカニズムは无だUnknown である.そのためには, ターゲットDNA non-target lock をspecific にcut するメカニズムと, target lock をcut するThe activity of non-specific Cas3 close to the DNA is blocked and the secondary activity of Cas3 is necessary to understand in detail.そしてそれらのメカニズムの使い分けをpossibleとしているstructural special徴を catchえ二なThe DNA cleavage activity is impaired and the new regulations are safe and the coliform origin of Cas3 is modified and the body is opened. In this study, it is not clear how efficient the production of Cas3-derived coliform bacteria is and how high-quality it is. The origin of Escherichia coli is Cas3's atomic decomposition ability, structure analysis, function and close connection, and the characteristics of the structure. This research is open to the public, CRISPR-Cas3 is safe and secure, and the new regulations are open to animals, The research on the treatment of leftovers, etc., is directed to the するだけでなく and Cas9-related の知财に线らない国产ゲノム, compiled by ツールの开発を Promotion するものである.